具有p-GaN岛状埋层耐压结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

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张力, 林志宇, 罗俊, 王树龙, 张进成, 郝跃, 戴扬, 陈大正, 郭立新. 2017: 具有p-GaN岛状埋层耐压结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管, 物理学报, 66(24): 244-250. doi: 10.7498/aps.66.247302
引用本文: 张力, 林志宇, 罗俊, 王树龙, 张进成, 郝跃, 戴扬, 陈大正, 郭立新. 2017: 具有p-GaN岛状埋层耐压结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管, 物理学报, 66(24): 244-250. doi: 10.7498/aps.66.247302
Zhang Li, Lin Zhi-Yu, Luo Jun, Wang Shu-Long, Zhang Jin-Cheng, Hao Yue, Dai Yang, Chen Da-Zheng, Guo Li-Xin. 2017: High breakdown voltage lateral AlGaN/GaN high electron mobility transistor with p-GaN islands buried buffer layer for power applications, Acta Physica Sinica, 66(24): 244-250. doi: 10.7498/aps.66.247302
Citation: Zhang Li, Lin Zhi-Yu, Luo Jun, Wang Shu-Long, Zhang Jin-Cheng, Hao Yue, Dai Yang, Chen Da-Zheng, Guo Li-Xin. 2017: High breakdown voltage lateral AlGaN/GaN high electron mobility transistor with p-GaN islands buried buffer layer for power applications, Acta Physica Sinica, 66(24): 244-250. doi: 10.7498/aps.66.247302

具有p-GaN岛状埋层耐压结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

High breakdown voltage lateral AlGaN/GaN high electron mobility transistor with p-GaN islands buried buffer layer for power applications

  • 摘要: GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)相对较低的击穿电压严重限制了其大功率应用.为了进一步改善器件的击穿特性,通过在n-GaN外延缓冲层中引入六个等间距p-GaN岛掩埋缓冲层(PIBL)构成p-n结,提出一种基于p-GaN埋层结构的新型高耐压AlGaN/GaN HEMT器件结构.Sentaurus TCAD仿真结果表明,在关态高漏极电压状态下,p-GaN埋层引入的多个反向p-n结不仅能够有效调制PIBL AlGaN/GaN HEMT的表面电场和体电场分布,而且对于缓冲层泄漏电流有一定的抑制作用,这保证了栅漏间距为10μm的PIBL HEMT能够达到超过1700 V的高击穿电压(BV),是常规结构AlGaN/GaN HEMT击穿电压(580 V)的3倍.同时,PIBL结构AlGaN/GaN HEMT的特征导通电阻仅为1.47 m?·cm2,因此获得了高达1966 MW·cm-2的品质因数(F OM=BV 2/Ron,sp).相比于常规的AlGaN/GaN HEMT,基于新型p-GaN埋岛结构的HEMT器件在保持较低特征导通电阻的同时具有更高的击穿电压,这使得该结构在高功率电力电子器件领域具有很好的应用前景.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-12-30

具有p-GaN岛状埋层耐压结构的横向AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

  • 西安电子科技大学微电子学院,宽禁带半导体国家重点实验室,西安 710000
  • 西安电子科技大学物理与光电工程学院,西安,710000

摘要: GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)相对较低的击穿电压严重限制了其大功率应用.为了进一步改善器件的击穿特性,通过在n-GaN外延缓冲层中引入六个等间距p-GaN岛掩埋缓冲层(PIBL)构成p-n结,提出一种基于p-GaN埋层结构的新型高耐压AlGaN/GaN HEMT器件结构.Sentaurus TCAD仿真结果表明,在关态高漏极电压状态下,p-GaN埋层引入的多个反向p-n结不仅能够有效调制PIBL AlGaN/GaN HEMT的表面电场和体电场分布,而且对于缓冲层泄漏电流有一定的抑制作用,这保证了栅漏间距为10μm的PIBL HEMT能够达到超过1700 V的高击穿电压(BV),是常规结构AlGaN/GaN HEMT击穿电压(580 V)的3倍.同时,PIBL结构AlGaN/GaN HEMT的特征导通电阻仅为1.47 m?·cm2,因此获得了高达1966 MW·cm-2的品质因数(F OM=BV 2/Ron,sp).相比于常规的AlGaN/GaN HEMT,基于新型p-GaN埋岛结构的HEMT器件在保持较低特征导通电阻的同时具有更高的击穿电压,这使得该结构在高功率电力电子器件领域具有很好的应用前景.

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