Оптимизация гетероструктур AlGaN/GaN для транзисторов с высокой подвижностью электронов

В работе теоретически исследуются гетероструктуры AlGaN/AlN/GaN с целью оптимизации барьерного слоя AlGaN для транзисторов с высокой подвижностью электронов на основе GaN. Для оценки концентрации двумерного электронного газа (2ДЭГ), слоевого сопротивления и насыщенного тока стока в зависимости от толщины барьера и мольной доли алюминия применялось численное решение самосогласованной системы уравнений Пуассона-Шрёдингера в сочетании с полуэмпирическим моделированием транспорта. Учтены технологические ограничения, такие как непреднамеренное встраивание атомов Ga, зависимость подвижности и насыщенной скорости 2ДЭГ от его концентрации, а также критическая толщина AlGaN, напряженного относительно GaN. Найдена оптимальная толщина барьерного слоя, обеспечивающая минимальное слоевое сопротивление RS~250 Ω/□, в то время как насыщенный ток стока увеличивается с ростом толщины барьера и содержания алюминия, но ограничен растрескиванием слоя из-за механических напряжений. Полученные результаты представляют практические рекомендации по проектированию барьерного слоя в транзисторах на основе GaN.