Threshold Voltage Improvement and Leakage Reduction of AlGaN/GaN HEMTs Using Dual-Layer SiNx Stressors
在这项工作中，AlGaN/GAN HEMT与双层SiNx应力源（由一个低应力层和一个高应力层）进行了研究。低应力填充层解决了高应力SiNx沉积过程中的表面损伤问题，并提供了良好的钝化界面。具有双层应力源的HEMT的阈值电压（Vth）增加了1V，导通电流和RF电流增益与没有应力源的HEMT相当。此外，由于AlGaN中的较低电场，其抑制了栅极注入电流，因此在应变器件中的关断电流（I_off）被示出减小了一到三个数量级。双层应力源方案支持应变工程作为追求AlGaN/GAN HEMT的常关操作的有效方法。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Passivation-Free Ga-Polar AlGaN/GaN Recessed-Gate HEMTs on Sapphire with 2.8 W/mm POUT and 26.8% PAE at 94 GHz
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；KBR（KBR公司）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
本文报道了蓝宝石衬底上无钝化Ga极性凹栅AlGaN/GaN HEMT，在94 GHz下实现2.8 W/mm输出功率和26.8% PAE，为蓝宝石衬底Ga极性器件最高值，展示了低成本毫米波功率应用潜力。
2025-10-10 physics.app-ph
Surface states in AlGaN/GaN high electron mobility transistors: Quantitative profiles and dynamics of the surface Fermi level
提出了一种在高电子迁移率晶体管（HEMT）器件中获得表面态电荷密度的定量分布并监测其在各种应力条件下的动态变化的方法。该方法采用在各种偏置条件下的沟道电流的光谱学。我们测试了一个经典的AlGaN/GAN HEMT结构的方法。为了分析结果，我们提出了一个模型，根据该模型，表面电荷密度的能量分布可以从沟道光电流的导数获得。该方法适用于完全制造的晶体管，可以在任何器件偏置组合下进行测量。通过这种方式，可以探索器件操作条件对表面状态电荷的影响。这一特性在研究氮化物HEMT中的各种表面电荷迁移效应时特别有用。一个重要的副产品的方法是一个定量评估的能量位置的表面费米能级和它的动态在各种偏置条件下。
2019-04-19 physics.app-ph
Crack-free high composition (>35%) thick (>30 nm) barrier AlGaN/AlN/GaN HEMT on sapphire with record low sheet resistance
该研究通过优化外延生长条件，在蓝宝石上制备无裂纹高组分厚势垒 AlGaN/AlN/GaN HEMT，实现超低方块电阻和优异 2DEG 性能。
2024-08-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of 2D-Graphene on SiN Passivated AlGaN/GaN MIS-HEMTs under Mist Exposure
系统分析了AlGaN/GAN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMT）氮化硅（SiN）钝化层上二维石墨烯（GL）层的作用。结果表明，在不含GL的器件中，最大漏极电流密度（I_D，max）和最大漏极电流密度（g_m，max）随着雾暴露时间的增加而逐渐减小，分别为23%和10%。此外，门滞后比（GLR）增加约10%，在雾暴露。相比之下，具有GL的装置显示出稳健的行为，并且在DC和脉冲条件下的电特性没有显著变化。讨论了这些现象的成因，指出GL是改善SiN钝化层耐湿性的关键因素。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Transferrable AlGaN/GaN HEMTs to Arbitrary Substrates via a Two-dimensional Boron Nitride Release Layer
将高性能薄膜器件机械转移到任意衬底上代表了改善器件性能、探索非传统制造方法以及为柔软、保形和柔性电子器件铺平道路的令人兴奋的机会。使用二维（2D）氮化硼（BN）释放层，我们证明了AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）的任意衬底通过直接范德华（VDW）键合和聚合物粘合剂夹层的转移。没有观察到由于转移过程导致的器件退化，并且当直接结合到碳化硅（SiC）晶片时，相对于起始晶片，观察到器件温度的显著降低（在600 mW下从327 °C降低到132 °C）。随着使用的苯并环丁烯（BCB）粘合夹层，设备很容易转移和Kapton和陶瓷薄膜的特点，代表了一个令人兴奋的机会，集成到任意基板。在降低该聚合物粘合剂层厚度后，转移到BCB/SiC衬底上的AlGaN/GAN HEMT在高达600 mW的功率下操作期间产生与原生长晶片相当的峰值温度，这表明通过优化层间特性（例如厚度和热导率），聚合物层上的可转移器件仍然可以提高性能输出。
2020-02-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Deep sub micron normally off AlGaN/GaN MOSFET on silicon with VTH > 5V and On Current > 0.5 A/mm
我们报道了一种深亚微米常关型AlGaN/GAN HEMT器件，具有高导通电流和高阈值电压。通过使用长度和深度分别为200 nm和124 nm的栅凹槽实现了高性能器件。凹陷蚀刻区域具有0.7nm的粗糙度。使用各种凹槽蚀刻深度和电介质退火条件来调整VTH。优化后的器件的导通电流和VTH分别为500 mA/mm和5 V。使用2D-TCAD器件模拟的测量击穿特性的设备和它们的局限性进行了研究。残余电场在大部分凹陷区域中的穿透可能是深度缩放的凹陷栅e-模式HEMT过早击穿的原因。
2019-08-16 physics.app-ph
High responsivity, low dark current ultraviolet photodetector based on AlGaN/GaN interdigitated transducer
采用AlGaN/GAN界面处形成的二维电子气（2DEG）作为叉指换能器（IDT）的紫外（UV）光电探测器在光激励下表征。2DEG-IDT光电探测器表现出创纪录的高归一化光电流暗电流比（NPDR，$6\times10^{14}$）。此外，我们观察到高的响应率（$7,800$ A/W）和紫外-可见光抑制比（$10^{6}$），在任何GAN光电探测器架构的最高报告值。我们提出了一种增益机制来解释这种器件结构的高响应度，它对应于$26,000$的内部增益。我们认为，在AlGaN/GAN异质结构的价带偏移是必不可少的，在实现这种高响应度，允许大的增益，而不需要存在的陷阱状态，在普通的金属-半导体-金属（MSM）光电探测器架构。我们提出的增益机制是一致的，与器件的沟道宽度和入射功率的增益缩放的测量。除了高性能之外，这种光电探测器架构还具有简单的两步制造流程，该流程与AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）工艺单片兼容。这种低暗电流、高响应度和与HEMT工艺兼容的独特组合对于各种UV传感应用具有吸引力。
2018-08-17 physics.app-ph
Dielectric Engineering of HfO2 Gate Stacks Towards Normally-ON and Normally-OFF GaN HEMTs on Silicon
我们报告的HfO 2栅介质的界面电子特性，与GAN对常关凹陷HEMT架构和AlGaN势垒的常开AlGaN/GAN MISHEMT的GAN器件平台上的Si。HfO 2/GAN的导带偏移量为1.9 eV，并且具有非常低的固定体电荷和界面电荷密度。HfO 2/GAN MOSCAP的电导测量揭示了一个界面陷阱态连续体，其密度为9.37 × 1012 eV-1cm-2，中心位于EC以下0.48 eV。正向和反向电流密度分别由Fowler-Nordheim隧穿和Poole-Frenkel发射决定。常通型HfO 2/AlGaN/GAN MISHEMT的阈值电压漂移可以忽略不计，3 μm栅长器件的跨导为110 mS/mm，在100 V的VD下，三端关断状态栅极漏电流为20 nA/mm。动态电容色散测量显示AlGaN/GAN界面处的两个峰值对应于慢界面陷阱和快界面陷阱，峰值Dit为5.5 × 1013 eV-1cm-1。2和1.5 × 1013 eV-1cm-2。HfO 2/AlGaN界面在低于EC 0.45 eV处显示出4.4 × 10 ~（13）eV ~（-1）cm ~（-2）的Dit峰。
2017-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Simplified EPFL GaN HEMT Model
本文提出简化版 EPFL GaN HEMT 模型，以归一化 Gm/ID 特性为核心，结合 IMEC 器件实测验证，为 AlGaN/GaN HEMT 电路设计提供简单有效的方法。
2024-09-05 physics.app-ph
Impact of Residual Carbon Impurities and Gallium Vacancies on Trapping Effects in AlGaN/GaN MIS-HEMTs
研究了残留C杂质和Ga空位对AlN/AlGaN/GAN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管动态不稳定性的影响。二次离子质谱，正电子湮没光谱，稳态和时间分辨的光致发光（PL）的测量已与电气特性和电流瞬态分析。研究了黄光发光与C-和Ga空位浓度的相关性。时间分辨PL表明C $_{\mathrm{N}}$ O $_{\mathrm{N}}$复合物是YL的主要来源，而Ga空位或与C的相关复合物似乎不起主要作用。器件的动态性能被发现是显着依赖于靠近晶体管的沟道的C浓度。此外，YL的幅度被发现是在协议的阈值电压漂移和导通电阻退化。GAN缓冲层的陷阱分析表明，所有样品的表观活化能为$\sim$ 0.8 eV，指出一个共同的主导捕获过程，生长参数只影响陷阱中心的密度。据推断，捕获过程很可能是直接相关的C为基础的缺陷。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Determination of the Gate Breakdown Mechanisms in p-GaN Gate HEMTs by Multiple-gate-sweep Measurements
本文采用一种新的基于多栅扫描的方法研究了p-GaN栅AlGaN/GAN HEMT的栅击穿机理。首次在同一器件中分别观察和识别了三种不同的击穿机制：金属/p-GaN结击穿、p-GaN/AlGaN/GAN结击穿和钝化相关击穿。该方法是确定击穿机理的有效方法。通过扫描电子显微镜（SEM）进一步证实了不同的BD机制。最后，测量和比较了三种BD机制的温度依赖性。该分析方法也用于具有不同钝化材料的器件，并显示其适用性。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of Tensile Strain in GaN Layer on the Band Offsets and 2DEG Density in AlGaN/GaN Heterostructures
本文采用经验紧束缚三次插值与电荷密度计算，揭示GaN层工艺应变虽不显著改变AlGaN/GaN能带偏移，却可通过调制极化电荷使低Al摩尔分数下的2DEG密度提高达25%。
2018-11-27 physics.app-ph
Achieving sub-1 Ohm-mm Non-Recess S/D Contact Resistance in GaN HEMTs Utilizing Simple CMOS Compatible La/Ti/Al/Ti Metal Contacts
在本文中，我们报告使用镧（La）的GAN HEMT的S/D接触，实现0.97欧姆-毫米的接触电阻没有S/D凹槽。HEMT显示出良好的电气特性和令人满意的可靠性。我们的研究表明，La，CMOS兼容的金属，是有希望降低GAN HEMT的S/D接触电阻。La的低功函数（3.5eV）有利于降低金属和GAN之间的势垒。欧姆接触的形成机制与传统的Ti/Al膜不同。在退火过程中，在表面附近形成球形的高La区域。La扩散到AlGaN层中，La和Al峰的重叠比退火前显著增加。
2019-02-01 physics.app-ph
Fmax = 270 GHz InAlN/GaN HEMT on Si with forming gas/nitrogen two-step annealing
在这封信中，N2和形成气体（FG）的InAlN/GAN HEMT在Si上的欧姆接触退火过程中使用。研究发现，N2退火具有较低的欧姆接触电阻（RC），而FG退火具有较低的方块电阻（Rsheet）。采用FG/N2两步退火工艺，在50 nm InAlN/GAN HEMT上实现了113 mV/dec的亚阈值摆幅（SS）、约106的开/关电流（Ion/Ioff）比、415 mS/mm的峰值电流（gm）、65 mV/V的低漏诱导势垒降低（DIBL）和270 GHz的高功率增益截止频率（fmax）。
2020-05-18 physics.app-ph
Two-Temperature Principle for Electrothermal Performance Evaluation of GaN HEMTs
本文结合TCAD与声子蒙特卡洛模拟研究GaN HEMTs自热效应，提出最大沟道温度和等效沟道温度两个指标，分别评估器件可靠性与电学性能退化，并分析偏置相关热产生和声子弹道输运的影响。
2023-06-15 physics.app-ph
High-Performance HZO/InAlN/GaN MIS-HEMT with fT/fmax of 155/250 GHz
GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）的尺寸缩小通常会增加栅漏电流并恶化击穿特性，限制最大漏电流和输出功率密度。这些瓶颈可以通过在HEMT的栅极下插入电介质材料来规避。掺杂HfO_2是一种优良的电介质材料，但作为高速器件应用的HEMT的栅极材料尚未开发。在这里，我们证明了Zr掺杂HfO 2（HZO）栅InAlN/GAN金属绝缘体半导体（MIS）HEMT表现出显着的性能。栅长为50 nm时，器件的最大漏电流（Id，max）为2.15 A/mm，最大漏电流（gm）为476 mS/mm，开/关电流比为2.15 A/mm（Ion/Ioff）为9.3*107，45 mV/V的低漏致势垒降低（DIBL）。RF特性显示电流增益截止频率（fT）最大振荡频率（fmax）为250 GHz，（fT*fmax）1/2为197 GHz.这些特性，特别是高（fT/fmax）1/2和JFOM，对于毫米波功率应用是非常理想的，显示了HZO/InAlN/GAN MIS-HEMT的巨大技术潜力.
2021-01-24 physics.app-ph
Investigation of RF performance of Ku-band GaN HEMT device and an in-depth analysis of short channel effects
本文表征0.15 μm AlGaN/GaN HEMT，结合变温实验与Silvaco TCAD仿真分析短沟道效应，并提出凹槽栅结构以抑制SCEs、提升射频性能。
2024-04-09 physics.app-ph
Impacts of Backside Insulation on the Dynamic On-Resistance of Lateral p-GaN HEMTs-on-Si
本文通过双脉冲测试、长期 DC 偏置应力与 Sentaurus TCAD 仿真，揭示背面绝缘在提升硅基横向 p-GaN HEMT 击穿电压的同时会加剧缓冲陷阱电子俘获并损害动态可靠性。
2024-06-12 physics.app-ph
A Modelling study of hole transport in GaN/AlGaN superlattices
本文通过理论建模研究纤锌矿GaN/AlGaN超晶格中空穴输运，重点分析电离杂质散射对微带输运的影响，并提出优化结构设计以最小化该散射。
2023-09-16 physics.app-ph
Gated-Channel Conductivity Modulation by Hole Storage Effect Under Pulsed Conditions in p-GaN Gate Double Channel HEMT
本文通过脉冲测量和瞬态仿真研究了 p-GaN 栅双沟道 HEMT 的高频电导调制，发现空穴存储在 150 ns 内完全建立，并归因于 AlN 插入层的强空穴约束能力和抑制的电子-空穴复合。
2024-12-18 physics.app-ph
Design and analysis of electro-optic modulators based on high contrast gratings (HCGs) in AlGaN/GaN heterostructures
最近，提出了高电子迁移率晶体管（HEMT）启发的III-V电光调制器拓扑结构，用于实现利用由于III-V异质结构界面处存在的2D电子气（2DEG）引起的等离子体色散效应的高速电光调制器。2DEG在界面处高度受限，在体中延伸到非常低的深度（$\approx$ 10 nm），因此与光学模式具有有限的空间重叠。在本文中，我们提出了一种新的调制器设计，以提高2DEG光的相互作用，其中的HEMT是嵌入在一个高对比度光栅（HCG）镜。我们提出了一个分析模型，将传统的HCG模型扩展到多层结构，并与严格耦合波分析（RCWA）观察到良好的一致性。我们探索的设计空间，以确定最佳的器件拓扑结构和目前的几何形状，产生高达70%的C-和L-波段波长的反射率的变化。我们还提出了灵敏度分析的结果，并观察到低变化的设备性能，由于几何形状的变化所产生的设备制造缺陷。这里提出的器件平台是适合于设计高效率的电光调制器，通过将HEMT HCG到法布里-珀罗腔。
2020-10-06 physics.app-ph physics.optics
Characterization of GaN-based HEMTs Down to 4.2 K for Cryogenic Applications
通过对GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）在300 ~ 4.2K温度范围内的直流特性和低频噪声特性的研究，系统地分析了GaN基HEMT的低温性能。对器件的重要电学性能，包括漏极饱和电流（IDsat）、导通电阻（RON）、跨导、亚阈值摆幅（SS）、栅漏电流和肖特基势垒高度进行了全面的表征，并对它们的温度依赖行为进行了统计分析。此外，该器件的LFN在10 Hz ~ 10 kHz的测量温度范围内表现出明显的1/f噪声特性，在低温下可显著降低。这些结果对GaN基低温器件和系统的进一步研究具有重要意义。
2022-04-24 physics.app-ph
Effect of current on terahertz plasmons in AlGaN/GaN heterostructures
该研究考察AlGaN/GaN异质结二维电子气等离子体激元晶体的太赫兹透射谱随横向偏压的变化，发现两种结构均出现电流诱导的共振红移，明确电子浓度分布变化与焦耳热为主要成因，为偏置下太赫兹等离子体器件设计提供依据。
2025-06-12 physics.app-ph
3 kV Monolithic Bidirectional GaN HEMT on Sapphire
本文首次在蓝宝石衬底上实现击穿电压超过3 kV的单片双向GaN HEMT，通过双侧双场板几何优化提升耐压，并验证其在1200V/1700V级功率变换器中的应用潜力。
2024-10-21 physics.app-ph
A Promising Ohmic Contacts Approach for High-Al AlxGa1-xN (x>0.6) Channel HEMTs with AlN/GaN Digital Alloy Channel
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Texas Instruments Incorporated（德州仪器公司）；Analog Devices Incorporated（亚德诺半导体公司）
本文提出一种新型欧姆接触形成方案，通过低温脉冲MOCVD掺杂n++-GaN再生长层和AlN/GaN短周期超晶格数字合金沟道，实现了对高Al组分AlxGa1-xN沟道HEMT的线性欧姆接触，接触电阻低至~6.5 Ω-mm。
2026-05-22 physics.app-ph
Molybdenum Trioxide Gates for Suppression of Leakage Current in InAlN/GaN HEMTs at 300°C
由于高电子迁移率晶体管（HEMT）在高温工作期间经常表现出显著的栅极泄漏，因此肖特基金属的选择至关重要。增加的栅极泄漏和减小的ON/OFF比不适合于高温电子学和集成电路的设计。研究了耗尽型三氧化钼（MoO ${_3}$）栅InAlN/GaN-on-Si HEMT在空气中的高温特性。在室温下氧化Mo 10周后，HEMT的泄漏与沉积的Mo相比减少了60倍以上。使用MoO ${_3}$作为肖特基栅极材料可实现低栅极泄漏，从而在空气中实现25°C时1.2 x 10 ${^8}$和300°C时1.2 x 10 ${^5}$的高开/关电流比。在400°C下，InAlN/GAN二维电子气（2DEG）沟道的栅极控制丧失且不可恢复。这里，该永久性器件故障归因于由于空气中存在水蒸气而导致的MoO ${_3}$栅极的挥发。使用SiN钝化器件可在高达500°C的温度下工作，但也会增加漏电流。通过Mo氧化抑制栅极泄漏以及由此产生的高开/关比为可行的高温GaN基电子器件铺平了道路，一旦实现适当的钝化，该GaN基电子器件就可以在硅的热极限之外工作。
2019-12-11 physics.app-ph
Threshold voltage instability by charge trapping effects in the gate region of p-GaN HEMTs
在这项工作中，常关型p-GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的阈值电压不稳定性进行了研究，通过监测在器件导通状态的栅极电流密度。应力下的栅电流变化的起源已被归因于在金属/p-GaN/AlGaN/GAN系统中的不同界面处发生的电荷捕获。特别地，取决于应力偏置水平，电子（VG <6V）或空穴（VG > 6V）被捕获，分别引起正或负阈值电压偏移（DVTH）。通过监测不同温度下的栅极电流变化，可以确定与电子和空穴捕获相关联的激活能，并将其与氮（电子陷阱）或镓（空穴陷阱）空位的存在相关联。此外，电学测量表明，在长时间偏置应力下会产生新的电子陷阱，这与跨栅极堆叠的不同界面（p-GaN/AlGaN/GAN）延伸的晶体位错状缺陷的产生有关。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Investigation of Ta2O5 as an alternative high \k{appa} dielectric for InAlN/GaN MOS HEMT on Si
我们报告的演示和研究的Ta 2 O 5作为高\k{appa}介质的InAlN/GaN-MOS HEMT-on-Si。在InAlN/GAN HEMT上溅射沉积了厚度为24 nm、介电常数约为30的Ta 2 O 5薄膜，并对不同的沉积后退火条件（PDA）进行了研究。在-15 V下，栅极漏电流为16 nA/mm，与参考HEMT相比低约5个数量级。二维电子气（2DEG）密度被发现随退火温度的变化表明在Ta 2 O 5/InAlN界面处存在净电荷。在电容-电压（C-V）特性的分散被用来估计的频率依赖的界面电荷，而在平带条件下的能带图进行了研究，以估计固定电荷。发现最佳退火条件为500° C，这导致0.4 V的平带电压扩展（VFB）和3.98x10^13 cm-2的界面固定电荷（Qf）。利用X射线光电子能谱学（XPS）分析了Ta_2O_5薄膜沉积态和退火态的Ta和O成分。在500° C下退火的样品显示Ta：O比为0.41。进行XRD（X射线衍射）分析以检查在较高退火温度下Ta 2 O 5膜的多晶化的演变。
2018-06-08 physics.app-ph
Micro-Tesla Offset in Thermally Stable AlGaN/GaN 2DEG Hall-effect Plates using Current Spinning
这封信描述了使用AlGaN/GAN二维电子气（2DEG）的低偏移霍尔效应板的特性。使用四相电流旋转将传感器偏移电压降低至20 nV范围内的值，这对应于在提供低电压（0.04至0.5V）时2.6微特斯拉的低剩余偏移。这些偏移量比之前报道的GAN霍尔效应板的值小50倍，并且与最先进的硅霍尔效应板相当。此外，即使在2.34V的更高电源电压下，偏移也不超过10微特斯拉。该传感器在-100 C至200 C的宽温度范围内具有稳定的电流灵敏度，温度漂移为-125 ppm/C。该值比最先进的硅霍尔效应板高3倍。此外，传感器的电压灵敏度（57 mV/V/T）也相似。由于其低偏移值，AlGaN/GAN霍尔效应板是用于极端温度环境（例如，功率逆变器、井下、燃烧和空间应用）中的单片GAN系统中的低场和高温磁感测的可行候选物。
2018-12-28 physics.app-ph
Short Term Reliability and Robustness of ultra-thin barrier, 110 nm-gate AlN/GaN HEMTs
110 nm AlN/GAN HEMT的短期可靠性和鲁棒性已经通过关态，半开态和开态阶跃应力测试具有不同的栅漏距离，LGD的设备进行了评估。虽然击穿电压和临界电压的比例几乎与LGD的线性，故障模式几乎保持不变，在所有的测试设备，并包括在栅极泄漏的增加，伴随着阈值电压的正移。在关断状态下，电致发光图像检测局部泄漏路径的存在，其可以充当电子捕获的优先路径。退化不依赖于耗散功率，初步归因于热电子捕获，增强电场。
2021-07-30 physics.app-ph
Performance analysis of InAlN/GaN HEMT and optimization for high frequency applications
本文通过温度相关IV/CV测量、瞬态陷阱表征、解析建模及Silvaco TCAD模拟，分析InAlN/GaN HEMT性能，并提出薄缓冲层上带凹槽的短T栅结构，以抑制短沟道效应，提升截止频率和最大振荡频率，适用于Ku波段。
2023-09-05 physics.app-ph
Thermal Annealing Effect on Electrical and Structural Properties of Tungsten Carbide Schottky Contacts on AlGaN/GaN heterostructures
碳化钨（WC）接触是一种新型的AlGaN/GAN异质结无金肖特基金属化材料。WC/AlGaN接触的电学和结构/成分特性的演变已经被监测为退火温度在400至800°C范围内的函数。从二极管的正向电流-电压特性中提取的WC/AlGaN界面处的肖特基势垒高度（$Φ$ B）从沉积态和400°C退火样品中的0.8 eV降低到800 °C退火后的0.56 eV。$Φ$ B的这种大幅降低伴随着反向偏置漏电流的相应增加。透射电子显微镜结合电子能量损失谱分析揭示了在沉积态和400°C退火样品中均存在均匀分布在WC层中的氧（O）。相反，在800 °C下退火之后，观察到在与AlGaN的界面处的2-3 nm薄W-O-C层中的氧积累，以及在膜内形成W2 C晶粒（通过X射线衍射分析确认）。这种界面W-O-C层的形成可能是800°C退火肖特基二极管中$Φ$ B降低和漏电流增加的主要原因，而WC膜内部O含量的降低可以解释金属层电阻率的降低。结果提供了一个评估的应用程序的WC肖特基接触AlGaN/GAN异质结的工艺条件。
2020-07-20 physics.app-ph
UV Detector based on InAlN/GaN-on-Si HEMT Stack with Photo-to-Dark Current Ratio > 107
我们展示了一种基于InAlN/GaN-on-Si HEMT的紫外探测器，其光暗电流比大于107。Ti/Al/Ni/Au金属叠层被蒸发并快速热退火，用于在InAlN/GAN界面处与2D电子气（2DEG）的欧姆接触，同时沟道+势垒被凹陷蚀刻至20 nm的深度以夹断源极-漏极焊盘之间的2DEG。在5 V电压下测量的367 nm处的光谱响应度（SR）为34 A/W，光暗电流比非常高，> 10^7。发现在固定偏压下的光暗电流比随着PD的凹槽长度的增加而减小。所制造的器件被发现表现出紫外-可见光抑制比>103与低暗电流< 32 pA，在5 V的瞬态测量显示上升和下降时间在3-4 ms的范围内。增益机制进行了研究，估计载流子寿命与其他地方报道的匹配良好。
2017-09-12 physics.app-ph
Hybrid Classical-Quantum Neural Networks for Multi-Characteristic Co-Optimization of Recessed-Gate AlGaN/GaN MIS-HEMTs
National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）；NVIDIA Corp.（英伟达公司）；National Center for High-performance Computing, National Applied Research Laboratories（国家高速网络与计算中心，国家应用材料研究中心）
提出混合经典-量子神经网络(HQNN)从24维工艺参数联合优化6个电学目标，在468个实验器件上将归一化均方根误差降低24.4%。
2026-05-19 physics.app-ph quant-ph
Design of a High-Power and High-Efficiency GaN-HEMT VCO Based on an Inverse Class-F Amplifier
本文提出了一种基于反类F放大器的高功率高效率GaN-HEMT VCO，实现了高效率和高输出功率，适用于无线功率传输系统。
2025-12-05 physics.app-ph
A performance comparison between \b{eta}-Ga2O3 and GaN High Electron Mobility Transistors
在这封信中，我们报告的定量估计的各种指标的性能为\b{eta} -Ga 2 O 3为基础的高电子迁移率晶体管（HEMT）的射频（RF）和功率应用，并比较它们与III族氮化物器件。研究发现，尽管截止频率较低，但\b{eta} -Ga 2 O3 HEMT在低频区仍能提供比GaN-HEMT更高的RF输出功率，尽管较差的热导率会限制热耗散。另一方面，低得多的电子迁移率将在效率和损耗方面限制DC开关性能，尽管它们的阻断电压可以比GAN高得多。
2018-02-07 physics.app-ph
OFF-state trapping phenomena in GaN HEMTs: interplay between gate trapping, acceptor ionization and positive charge redistribution
本文对AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）中由漏极偏置应力引起的陷阱效应进行了深入的分析。我们证明：（i）随着漏极应力的增加，脉冲I-V和VTH测量显示初始正VTH变化和RON增加，然后，对于漏极电压>100 V，VTH稳定并且RON显示部分恢复。(ii)在中等电压下，VTH不稳定性与栅极叠层处的俘获有关，这是由于通过肖特基栅极接触离开p-GaN层的空穴留下的残余负电荷和/或与势垒处的俘获有关。在较高电压下，通过C-V和脉冲漏电流分析，我们证明了两个捕获过程的相互作用：（iii）正电荷的快速存储，在缓冲层/SRL界面附近积累，不强烈的热激活，在较高电压下占主导地位;（iv）较慢的负电荷存储，热激活，捕获和去捕获的激活能分别等于~0.6 eV和~0.4-0.8 eV。
2021-07-14 physics.app-ph
Microwave Performance of all MOCVD-grown AlScN/GaN MIS-HEMTs on Semi-Insulating GaN Substrates
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
研究报道了全部通过MOCVD生长的长栅AlScN/GaN金属-绝缘体-半导体高频晶体管在半绝缘GaN基板上的设计、制造和表征，展示了高电迁移率晶体管在高频和高功率应用中的稳健性。
2026-04-03 physics.app-ph
Reduction of self-heating effects in GaN HEMT via h-BN passivation and lift-off transfer to diamond substrate: a simulation study
该模拟研究提出将h-BN同时用作钝化层和剥离层，将GaN HEMT转移至金刚石衬底，可大幅降低自热效应，显著提升器件热性能、电学特性及可靠性。
2024-01-26 physics.app-ph physics.comp-ph
Investigation of Magnesium Silicate as an Effective Gate Dielectric for AlGaN/GaN Metal Oxide High Electron Mobility Transistors (MOSHEMT)
该研究通过MgO/SiO$_{2}$多层溅射与N$_{2}$快速热退火制备6 nm MgSiO$_{3}$栅介质，并借助XPS、AFM和CV等表征验证其可显著降低AlGaN/GaN MOS器件反向漏电。
2023-08-16 physics.app-ph
Gate Leakage Suppression and Breakdown Voltage Enhancement in p-GaN HEMTs using Metal/Graphene Gates
在这项工作中，单层本征和氟化石墨烯被研究作为常关型p-GaN栅极HEMT中的栅极插入层，其围绕栅极的底部形成底部的Ti/graphene/p-GaN和两侧的Ti/graphene/ SiNx。与没有石墨烯的Au/Ti/p-GaN HEMT相比，石墨烯的插入可以将ION/IOFF比提高50倍，将VTH提高0.30 V，并且将关态栅极泄漏降低50倍。此外，这种新型的栅极结构具有更好的热稳定性。在350 °C下热退火后，栅极击穿电压保持在12.1 V，这是肖特基栅极p-GaN HEMT的首次报道。这被认为是肖特基势垒高度增加0.24eV以及Ti/石墨烯/p-GaN和Ti/石墨烯/SiNx界面的更好质量的结果。这种方法在改善常关GAN HEMT的Ion/Iff比和栅极BV方面非常有效。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Oxygen-based digital etching of AlGaN/GaN structures with AlN as etch-stop layers
研究了基于O2等离子体的GAN基Al0.25Ga0.75N数字刻蚀技术。在40 W射频偏压功率和40 sccm氧气流量下，Al 0.25 Ga 0.75 N的刻蚀深度为5.7 nm/循环。在3个循环中，0.8nm的AlN间隔层充当蚀刻停止层。在7次数字蚀刻循环后，表面粗糙度改善至0.33nm。与仅干蚀刻的方法相比，该技术造成的损伤更小。它被证明是有效的，在精确地控制所需的凹陷AlGaN HEMT的AlGaN蚀刻深度。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Selective injection AlGaN/GaN heterojunction bipolar transistors with patterned regrown base contacts
本文提出选择性注入与图案化再生长基极接触的AlGaN/GaN HBT，通过薄基极调控载流子输运并降低基极电阻，实现101 kA/cm²集电极电流密度和最高70的电流增益，突破基极电阻与增益的设计权衡。
2023-09-18 physics.app-ph
Scaling and High-Frequency Performance of AlN/GaN HEMTs
测量了栅极长度为80-160 nm、宽度为100-300 μm的AlN GAN HEMT的小信号和大信号RF特性。与文献一致，电流增益截止频率和振荡的最大频率被发现与栅极长度和独立的栅极宽度的反比增加。第一次，输出功率和效率在X波段的高端被报道，并且与2 GHz的最佳报道相当，并且对栅极长度或宽度不敏感。这些结果表明，AlN/GAN HEMT可以进一步扩展，以获得更高的频率和更高的功率性能。
2017-07-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Improved Gate Reliability of p-GaN Gate HEMTs by Gate Doping Engineering
提出了一种新型的p型GaN栅HEMT结构，通过MOCVD掺杂技术降低了肖特基界面附近的空穴浓度，降低了栅上的电场。通过采用额外的非故意掺杂的GAN层，栅极漏电流被抑制，并且栅极击穿电压从10.6 V提升到14.6 V，对阈值电压和导通电阻的影响可以忽略不计。随时间变化的栅极击穿测量显示，最大栅极驱动电压从6.2增加到10.6 V的10年寿命与1%的栅极故障率。该方法有效地扩展了p-GaN栅极HEMT的工作电压裕度，而无需任何其他额外的工艺步骤。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
AlGaN /GaN superlattice based p-channel field effect transistor (pFET) with TMAH treatment
为了实现III族氮化物材料系统提供的全部优点，基于p沟道III族氮化物的器件的演示是有价值的。作者报道了第一个基于AlGaN/GAN超晶格（SL）的p型场效应晶体管（pFET），使用MOCVD生长。镁用作p型掺杂剂。当Mg掺杂量为1.5e19cm^-3时，通过传输线测量（TLM）测得薄层电阻为11.6 kΩ/sq，接触电阻为14.9Ω.mm。使用室温霍尔效应测量测量，在7-10 cm 2/Vs范围内的迁移率和在1 e 13 - 6 e 13 cm-2范围内的总薄片电荷密度。在没有经过四甲基氢氧化铵（TMAH）处理的情况下，所制备的pFET的最大漏源电流（IDS）为3 mA/mm，导通电阻（RON）为3.48 kΩ·mm，并且没有完全关断。采用TMAH处理工艺制备的P型（Al，Ga）N晶体管，最大IDS为4.5mA/mm，RON为2.2kΩ·mm，电流调制为5个数量级，是目前P型（Al，Ga）N晶体管中最高的。
2019-08-25 physics.app-ph
Potential of Graphene/AlGaN/GaN heterostructures to study the drag and two-stream instability effects
Institute of High Pressure Physics PAS（波兰科学院高压物理研究所）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）
本研究通过石墨烯/AlGaN/GaN异质结构探讨拖拽和双流不稳定性效应，发现低温下拖拽电流呈现量子振荡，高温下振荡消失但电流增强。
2026-01-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Positive and negative charge trapping GaN HEMTs: interplay between thermal emission and transport-limited processes
本文研究了GaN基常关高压晶体管中缓冲陷阱的动力学。对传输长度法（TLM）结构进行了分析。通过自定义设置，（i）我们研究了由大的垂直偏压引起的捕获和去捕获过程，并确定了不同的机制，负责缓冲区中负电荷和正电荷的存储。(ii)进行温度依赖性分析以评价与负电荷和正电荷积累相关的时间常数。值得注意的是，结果表明，负电荷捕获的活化能为~0.3 eV，这远低于碳受体的电离能（0.8-0.9 eV）。这一结果是解释考虑到捕获和脱陷不占主导地位的热过程（从受体的热发射），但通过传输机制，限制电荷转移到陷阱状态。(iii)在恢复实验中，在低应力偏压之后，负电荷俘获占主导地位。在高应力偏压之后，还检测到正电荷产生的效果，并且评估相关的活化能。本文中呈现的结果清楚地表明，常关型GAN HEMT的俘获和去俘获动力学是输运限制传导过程的相互作用的结果，与CN受体相比，其导致低的热激活（Ea~0.3 eV）。
2021-12-20 physics.app-ph
Quantum Channel AlGaN/GaN/AlGaN High Electron Mobility Transistor
本文提出量子沟道 AlGaN/GaN/AlGaN HEMT，通过缩小沟道厚度实现量子限制，使低载流子密度下击穿场提升约36%、电子迁移率提升约50%，特别适用于高压、高频、高温和抗辐射应用。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
BAlN alloy for enhanced two-dimensional electron gas characteristics of GaN-based high electron mobility transistor
新兴的宽带隙BAlN合金具有改进III族氮化物功率器件的潜力，包括高电子迁移率晶体管（HEMT）。然而，很少有相关的研究已经进行。在这项工作中，我们已经研究了使用的B0.14Al0.86N合金的GAN缓冲层和AlGaN势垒之间的传统GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）的中间层的一部分或全部。数值计算结果表明，通过用B0.14Al0.86N夹层或B0.14Al0.86N/AlN混合夹层代替传统的AlN夹层，二维电子气（2DEG）浓度得到了相当大的改善，并且2DEG泄漏到三元层中。因此，可以改善传输特性。饱和电流也可以被增强。例如，当VGS-Vth=+3V时，具有0.5nm B0.14Al0.86N/0.5nm AlN混合中间层和1 nm B0.14Al0.86N中间层的HEMT的饱和电流比AlN中间层的饱和电流高5.8%和2.2%。
2020-05-03 physics.app-ph
Demonstration of TFTs 3D Monolithically Integrated on GaN HEMTs using Cascode Configuration with High Breakdown Voltage (>1900V)
本研究演示了在GaN HEMTs上三维单片集成a-IGZO TFTs的共源共栅配置，实现了超过1900V的高击穿电压，验证了该集成方案的可行性与高压应用潜力。
2025-07-10 cs.SY eess.SY physics.app-ph
A Modelling study of Electron transport in GaN/AlGaN superlattices using Monte Carlo simulation
本文用单粒子蒙特卡洛方法结合薛定谔-泊松自洽求解，研究GaN/AlGaN超晶格微带电子输运，发现低Al浓度和短周期下可获得接近体GaN的电子速度及速度过冲，为高场器件设计提供快速建模方法。
2023-09-16 physics.app-ph
Hot LO Phonon-Induced RF Nonlinearity in GaN High-Electron-Mobility Transistors
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Air Force Research Laboratory Sensors Directorate（空军研究实验室传感器管理局）；Michigan State University（密歇根州立大学）
研究揭示高温纵向光学声子对GaN HEMT射频性能的影响，显示即使超快衰减的LO声子也会降低输出压缩点和三阶输出截断功率，且改善跨导平坦度不必然提升射频线性度。
2026-03-28 physics.app-ph
