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Al?O?栅极AlGaN/GaN MOS高电子迁移率晶体管中的电流线性和工作稳定性

DOI：10.7567/JJAP.56.101001 期刊：Japanese Journal of Applied Physics 出版年份：2017 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 为研究金属氧化物半导体（MOS）AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）的电流线性和工作稳定性，我们制备并表征了未经偏置退火和在300°C空气中进行偏置退火的Al2O3栅MOS-HEMTs。与制备态（未退火）MOS HEMTs相比，偏置退火器件即使在正向偏压区也显示出ID-VG曲线的线性改善，从而提高了最大漏极电流。偏置退火后还观察到更低的亚阈值斜率。通过对AlGaN/GaN异质结构上制备的MOS二极管进行精确的电容-电压分析，发现偏置退火有效降低了Al2O3/AlGaN界面的态密度。这使得靠近导带边缘的AlGaN表面电位得到有效调制，从而在正向偏压下也能实现对二维电子气密度的良好栅控。此外，偏置退火MOS HEMT在施加正向偏压应力后表现出较小的阈值电压漂移，即使在高温下也能稳定工作。
作者： Kenya Nishiguchi，Syota Kaneki，Shiro Ozaki，Tamotsu Hashizume
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究Al2O3栅极AlGaN/GaN MOS高电子迁移率晶体管的电流线性和工作稳定性。

研究成果

在空气中以300°C进行偏置退火可有效降低Al2O3/AlGaN界面的界面态密度，从而改善电流线性度、提高最大漏极电流、降低亚阈值斜率，并增强AlGaN/GaN MOS-HEMT器件的工作稳定性——在应力与高温条件下表现出最小的阈值电压漂移。

研究不足

该研究仅限于以Al2O3作为栅极氧化物及特定退火条件；其他材料或工艺可能产生不同结果。高温稳定性测试仅进行至100°C，且由于测量限制，分析未涵盖EC - 0.2 eV以上极浅的界面态。

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