La capacitancia negativa supera los límites de Schottky en los transistores de alta movilidad de electrones GaN

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de los semiconductores
• Ingeniería de dispositivos

Sus antecedentes:

• Los transistores de alta movilidad de electrones (HEMT) utilizan un gas de electrones bidimensional (2DEG) para un alto rendimiento.
• Las puertas de Schottky en HEMT de AlGaN/GaN maximizan la carga inducida y la corriente, pero sufren de fugas de alta puerta.
• Las capas dieléctricas convencionales reducen las fugas, pero también disminuyen la corriente de drenaje, presentando una compensación de rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Para superar las limitaciones de los dieléctricos de puerta convencionales en HEMT.
• Para lograr el aumento simultáneo de la corriente de encendido y la reducción de la corriente de fuga.
• Explorar los materiales ferroeléctricos como dieléctricos de puerta para dispositivos semiconductores avanzados.

Principales métodos:

• Fabricación de una doble capa de HfO2-ZrO2 como dieléctrico de puerta.
• Integración de la doble capa en las heteroestructuras de AlGaN/GaN para las HEMT.
• Caracterización del rendimiento del transistor, incluida la corriente de encendido y la corriente de fuga.

Principales resultados:

• La doble capa HfO2-ZrO2 aumentó significativamente la corriente de encendido en comparación con las puertas de Schottky convencionales.
• Se observó una disminución sustancial en la corriente de fuga de la puerta con el nuevo dieléctrico.
• Esta combinación de mejora de la corriente de encendido y la reducción de fugas no tiene precedentes con los dieléctricos estándar.

Conclusiones:

• La doble capa ferrosa HfO2-ZrO2 ofrece una solución novedosa para los HEMT de alto rendimiento.
• Este enfoque supera las compensaciones convencionales asociadas con los diseños de puertas Schottky.
• Abre nuevas vías para el avance de los transistores basados en la tecnología 2DEG.