A comprehensive analysis of GaN HEMTs: Electro-mechanical behavior, defect generation, and drain lag reduction with HfO2 layers

GaN temelli yüksek-elektron-mobiliteli transistörler (GaN YEMT) geleneksel cihazlara kıyasla üstün verimlilikle yüksek frekanslarda ve güç seviyelerinde çalışabilme yetenekleri nedeniyle yükselteç uygulamalarında devrim niteliğinde ilerlemelerin yolunu açıyorlar. Tüm gelişmelere karşın mekanik stresler, kristal üzerinde kusur oluşumu ve bunların GaN YEMT'lerin elektriksel özellikleri üzerindeki etkileri arasındaki ilişkiler hakkında literatürde belirgin bir boşluk bulunmaktadır. Ayrıca yükselteç çıkış gücündeki tuzaklama temelli azalmalar bir sorun olmaya devam etmektedir. Bu çalışmada belirtilen sınırlamaları gidermek için ilk olarak çok yönlü bir yaklaşım benimsenmiş ve Raman spektroskopisi ölçümlerini mekanik simülasyonlar için bir kalibrasyon referansı olarak kullanılmış, bu da bir kırınımla sınırlı Raman probunun çözümleyemeyeceği stres dağılımlarının ince ayrıntılarını gözlemlemeyi sağlamıştır. Bu yaklaşım, tipik bir YEMT yapısındaki mekanik stresleri modellemeyi sağlamaktadır ve kusur oluşumunun altında yatan dinamikleri aydınlatmaya yardımcı olmaktadır. Bu yaklaşımla fabrikasyon tekniklerinin geliştirilmesini hedeflemektedir. Çalışmanın devamında yüzey tuzaklamasını azaltmak için ince bir yalıtkan malzeme kaplama yaklaşımı tasarlanmıştır. Önerilen üretim süreci, transistör transfer karakteristiklerini kötüleştirmeden cihaz performansında önemli bir gelişme sağlamıştır.