Kami menghadirkan transistor mobilitas elektron tinggi (HEMTs) GaN normal baru yang mengatasi batasan tipikal dalam lebar multi-mesa-channel (MMC) melalui modulasi panjang lubang untuk mengatur efek layar netralitas muatan. Kami telah menyiapkan HEMT GaN mode-peningkatan (mode-E) yang memiliki lebar hingga 300 nm, berdasarkan efek penyematan permukaan yang disempurnakan. HEMT GaN E-mode yang memiliki struktur dan lebar MMC serta panjang lubang masing-masing 100 nm/2 μm dan 300 nm/6 μm, menunjukkan tegangan ambang positif (V th ) masing-masing sebesar 0,79 dan 0,46 V. Resistansi-on dari MMC dan struktur panjang lubang-lubang lebih rendah daripada HEMT GaN nanoribbon tri-gerbang yang khas. Selain itu, perangkat tidak hanya mencapai mode-E tetapi juga meningkatkan kinerja daya HEMT GaN dan secara efektif mengurangi efek termal perangkat. Kami mengontrol efek penyematan permukaan dinding samping melalui lubang-panjang untuk mendapatkan HEMT GaN mode-E. Temuan kami menunjukkan bahwa panjang lubang-lubang yang biasanya lepas dari HEMT GaN memiliki potensi besar untuk digunakan dalam elektronika daya generasi berikutnya.
Nitrida pita lebar III-V menjanjikan bahan semikonduktor untuk operasi frekuensi dan tegangan karena sifat materialnya yang sangat baik, termasuk celah pita besar, medan listrik kritis tinggi, kecepatan elektron saturasi tinggi, dan konduktivitas tinggi [1, 2]. Oleh karena itu, mereka banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk dioda pemancar cahaya (LED) dan transistor [3]. Lebih lanjut, heterostruktur aluminium gallium nitrida/gallium nitrida (AlGaN/GaN) membentuk gas elektron dua dimensi (2DEGs) yang cocok untuk pengembangan perangkat berkinerja tinggi, memanfaatkan polarisasi spontan dan piezoelektrik senyawa III-nitrida [4,5 ,6]. Kuantitas 2DEG dipengaruhi oleh proporsi doping yang diinduksi polarisasi, yang secara langsung mempengaruhi karakteristik perangkat [7,8,9]. Meskipun mereka memiliki banyak sifat yang menarik, transistor mobilitas elektron tinggi (HEMTs) AlGaN/GaN belum menemukan kegunaan universal karena karakteristik elektroniknya dapat memerlukan konfigurasi rangkaian yang kompleks untuk aplikasi rangkaian digital, daya, RF, dan gelombang mikro. Oleh karena itu, operasi normal off akan menjadi penting untuk perangkat semikonduktor III-V di masa depan [10, 11]. Meskipun beberapa teknik fabrikasi khusus telah diuji (misalnya, penggunaan gerbang tersembunyi [12,13,14], penyisipan lapisan penutup tipe-p di bawah gerbang [15, 16], struktur sambungan terowongan [17], implantasi ion fluorida ke dalam penghalang di bawah gerbang [18], dan dimasukkannya lapisan penghalang AlGaN tipis dengan gerbang logam khusus dan perlakuan anil termal cepat (RTA) [19]), mereka dapat memperburuk kinerja perangkat dan menyebabkan masalah stabilitas melalui kerusakan material yang diinduksi pemrosesan dan peningkatan efek medan termal dan listrik.
Sebagai alternatif, tim di Universitas Hokkaido menemukan bahwa HEMT AlGaN/GaN yang dibuat dengan fin-nanochannels menunjukkan pergeseran tegangan ambang (V th ) ke arah positif [20, 21]. Sebuah kelompok di Universitas Soochow melaporkan bahwa nilai V th mengalami pergeseran positif sistematis ketika lebar nanochannel kurang dari 90 nm [22]. Para peneliti di Universitas Nasional Kyungpook mempertimbangkan relaksasi regangan parsial dari sisi saluran untuk menjelaskan perilaku tersebut [23]. Sebuah tim di Massachusetts Institute of Technology mensimulasikan tegangan ambang batas setelah pasif permukaan HEMT berbasis GaN dan menentukan bahwa nilai positif terjadi ketika lebar saluran kurang dari 100 nm [24], hasil dari efek dinding samping dan peningkatan tegangan tarik yang menurunkan konsentrasi elektron dalam saluran. Struktur berbentuk sirip tidak hanya menggeser tegangan ambang tetapi juga meningkatkan kemampuan kontrol gerbang, karena struktur 3-D, yang menginduksi kinerja dalam keadaan sementara meningkatkan karakteristik keadaan tidak aktif. Arus pembuangan maksimum yang dinormalisasi (I D /mm) dalam HEMT AlGaN/GaN yang memiliki struktur berbentuk sirip lebih tinggi daripada struktur planar yang sesuai [25]. Meskipun metode ini telah digunakan untuk membuat E-mode HEMTs, tetap sangat menantang untuk mengembangkan transistor daya GaN yang biasanya berperforma tinggi. Pertama-tama, kombinasi resistansi rendah (R pada ) dan daya total perangkat yang rendah harus dicapai jika lebar saluran dibatasi kurang dari 100 nm. Meskipun nilai R pada saluran dapat dikurangi dengan mengecilkan panjang gerbang yang biasanya mati, mengendalikan arus bocor drainase off-state menimbulkan tantangan lain karena lebar gerbang mempengaruhi transkonduktansi dan kebocoran gerbang melalui polarisasi medan coulomb hamburan dan jalur kebocoran gerbang [26, 27 ]. Film yang disimpan dapat digunakan sebagai dielektrik gerbang untuk memperbaiki masalah ini [28].
Dalam surat ini, kami menjelaskan terobosan dalam batasan lebar saluran tri-gerbang dan mengusulkan metode untuk memodulasi panjang lubang saluran. Perangkat kami mencapai mode-E dengan lebar struktur MMC 300 nm dan panjang lubang melalui 6 μm serta menunjukkan tegangan ambang 0,46 V. Pendekatan ini tidak hanya menurunkan resistensi perangkat (R pada ) tetapi juga dapat mengurangi efek pemanasan Joule. Dengan menggabungkan gerbang tri 3-D dengan berbagai lebar saluran dan panjang melalui lubang, kami mencapai HEMT GaN yang biasanya memiliki nilai positif V th 0,79 dan 0,46 V saat lebar saluran/panjang lubang-lubang masing-masing adalah 100 nm/2 μm dan 300 nm/6 μm.
Epi-wafer AlGaN/GaN ditumbuhkan pada substrat safir (0001) menggunakan sistem deposisi uap kimia logam-organik Nippon Sanso SR-2000 (MOCVD). Pertumbuhan struktur epitaxial dimulai dengan lapisan nukleasi GaN yang diendapkan pada 600 °C. Lapisan penyangga GaN yang didoping secara tidak sengaja setebal 2 m, lapisan penghalang AlGaN setebal 21,8 nm yang tidak sengaja didoping dengan komposisi aluminium nominal 23%, dan lapisan penutup GaN setebal 2 nm kemudian diendapkan pada 1180 °C. Pemrosesan perangkat dimulai menggunakan sistem pengetsaan ion reaktif (RIE) plasma yang digabungkan secara induktif (ICP) dengan BCl3 /Cl2 campuran gas untuk mengisolasi mesa sedalam 130 nm dan mengetsa struktur parit periodik. Selanjutnya, dua proses diterapkan untuk mengembalikan segi kristal dari daerah ceruk dan dinding samping mesa dan mengurangi tingkat cacat permukaan dan kerusakan akibat serangan ion. Yang pertama melibatkan penggunaan KOH cair untuk etsa kimia basah kristalografi untuk menghilangkan kerusakan permukaan yang disebabkan oleh etsa kering dan secara bersamaan menghasilkan dinding samping vertikal yang halus; yang kedua melibatkan pemberian larutan piranha (campuran H2 JADI4 dan H2 O2 ) untuk membersihkan permukaan dan menghilangkan residu organik. Fotolitografi konvensional dengan lampu merkuri diterapkan untuk menentukan saluran, sumber, gerbang, dan bantalan kontak untuk pengukuran DC. Kontak ohmik ke heterojungsi AlGaN/GaN, yang terdiri dari titanium/aluminium/nikel/emas (Ti/Al/Ni/Au, 30/120/20/80 nm), diendapkan ke daerah saluran/sumber melalui penguapan berkas elektron dan annealing pada 850 °C selama 30 detik di bawah vakum. Untuk melengkapi saluran transistor, elektroda gerbang dibuat melalui penguapan berkas elektron Ni/Au (20/80 nm). Gambar 1 memberikan representasi skema dari penampang struktur HEMT, tampilan atas perangkat, dan diagram struktur 3-D perangkat. Panjang gerbang (L g ), lebar struktur MMC (L MMC ), struktur MMC melalui panjang lubang (L MMC ), dan tinggi struktur MMC (H MMC ) masing-masing adalah 2 μm, 100–500 nm, 1–6 μm, dan 130 nm. Sirip dihubungkan secara paralel. Untuk meningkatkan efek penyematan permukaan, struktur panjang lubang-lubang GaN HEMT tidak mengalami pasivasi. Gambar 2a menyajikan gambar pemindaian mikroskop elektron (SEM) tampilan atas dari permukaan logam di daerah sumber dan saluran pembuangan. Gambar mikroskop optik (OM) pada Gambar 2b menunjukkan gerbang dan saluran lengkap; mengamati berapa banyak saluran yang ada di perangkat sangat membantu saat menghitung arus aktual. Permukaan tampak kasar pada gambar karena, setelah anil, atom bermigrasi dalam kisi kristal dan jumlah dislokasi menurun, secara efektif mengurangi resistensi. Gambar SEM pada Gambar. 2c mengonfirmasi dimensi saluran.
Representasi skema dari a penampang struktur HEMT, dilihat dari arah yang sejajar dengan saluran transistor; b tampilan atas struktur HEMT; dan c struktur 3-D HEMT
a Gambar SEM tampilan atas perangkat; b gambar OM tampilan atas perangkat, menampilkan lebar dan panjang saluran masing-masing 100 nm dan 1 μm; dan c gambar SEM tampilan atas saluran
Sampai saat ini, sebagian besar perkembangan teknologi dalam transistor tegangan tinggi GaN didasarkan pada HEMT AlGaN/GaN, yang secara intrinsik merupakan perangkat mode-deplesi (mode-D) karena gas elektron 2-D yang diinduksi polarisasi pada antarmuka AlGaN–GaN [29]. Namun demikian, transistor GaN biasanya akan diperlukan jika industri elektronika daya ingin mengadopsi teknologi GaN secara luas.
Jumlah ikatan yang menjuntai pada permukaan (Al)GaN kira-kira 10 15 cm −2 ; ikatan yang menjuntai ini menginduksi pembengkokan pita yang menipis di permukaan sebagai akibat dari efek penjepitan permukaan. Gambar 3a menampilkan area permukaan saluran lateral yang terkuras dari gerbang dinding samping dalam struktur tri-gerbang. Para peneliti di Kyungpook National University melaporkan fenomena serupa [21]. Gambar 3b menyajikan I DS –V G karakteristik transfer perangkat yang memiliki nilai tetap L MMC dari 2 μm dan nilai W MMC 100, 300, dan 500 nm. Saat tegangan saluran-ke-sumber adalah 8 V, nilai V th dari perangkat ini masing-masing adalah +0,79, 1,32, dan 2,18 V. Dengan demikian, pergeseran positif pada tegangan ambang terjadi ketika saluran menjadi lebih sempit. Fenomena ini mungkin disebabkan oleh penipisan saluran lateral dan penjepitan permukaan dari panjang lubang melalui 2 m dari dinding samping dalam struktur panjang lubang melalui MMC melalui efek penipisan saluran lateral dan pembengkokan permukaan panjang lubang melalui .
a Representasi skema HEMT AlGaN/GaN yang memiliki saluran lebar dan sempit. b Aku DS –V G karakteristik transfer yang diukur untuk perangkat yang memiliki nilai L MMC dari 2 μm dan berbagai nilai W MMC
Gambar 4 menampilkan IDS –VG karakteristik transfer perangkat yang memiliki nilai tetap W MMC 300 nm dan nilai L MMC dari 1, 2, dan 6 μm. Saat tegangan saluran-ke-sumber adalah 8 V, nilai V th adalah 2.12, 1.07, dan +0.46 V, masing-masing. Perangkat mencapai operasi nonaktif secara normal saat panjang dan lebar MMC masing-masing adalah 6 μm dan 300 nm. Memodulasi panjang lubang dan lebar saluran dapat menyediakan perangkat yang menampilkan operasi normal. Tabel 1 mencantumkan tegangan ambang yang diukur untuk berbagai panjang saluran dan lebar saluran multi-mesa. Saat lebar saluran ditetapkan pada 500 nm dan panjang lubang tembus ditingkatkan dari 0,8 menjadi 6 μm, nilai V th meningkat dari 2,62 menjadi 1,62 V, arus pembuangan saturasi menurun dari 747 menjadi 98 mA/mm, dan transkonduktansi menurun dari 270 menjadi 40 mS/mm. Saat lebar saluran ditetapkan pada 300 nm dan panjang lubang tembus ditingkatkan dari 0,8 menjadi 6 μm, nilai V th meningkat dari 2,15 menjadi +0,46 V, arus pembuangan saturasi menurun dari 685 menjadi 6,8 mA/mm, dan transkonduktansi menurun dari 290 menjadi 7,4 mS/mm. Saat lebar saluran ditetapkan pada 100 nm dan panjang lubang tembus ditingkatkan dari 0,8 menjadi 2 μm, nilai V th meningkat dari 0,41 menjadi +0,79 V, arus pembuangan saturasi menurun dari 547 menjadi 53 mA/mm, dan transkonduktansi menurun dari 400 menjadi 67 mS/mm. Kapasitas penanganan arus HEMT sangat dipengaruhi oleh konsentrasi pembawa [20, 21]. Oleh karena itu, arus saluran saturasi dan transkonduktansi perangkat sangat dipengaruhi oleh keadaan permukaan total dinding samping dan efek penipisan permukaan saluran tri-gerbang pada memvariasikan lebar dan panjang lubang-lubang dari HEMT GaN. Dibandingkan dengan perangkat yang dilaporkan sebelumnya [23], perangkat kami telah mencapai pencapaian baru untuk resistansi rendah, biasanya di luar HEMT GaN.
Aku DS –V G karakteristik transfer perangkat yang memiliki nilai tetap W MMC 300 nm dan berbagai nilai L MMC
Kami telah menyiapkan HEMT GaN E-mode yang memiliki struktur multi-mesa-channel (MMC); mereka menunjukkan tegangan ambang positif 0,46 V ketika lebar saluran dan panjang lubang-lewat masing-masing 300 nm dan 6 μm. Kami menyimpulkan bahwa efek dari penipisan saluran lateral dan pembengkokan permukaan melalui lubang-panjang. Saat memuat tri-gerbang yang memiliki struktur panjang lubang-melalui MMC, HEMT GaN yang biasanya tidak aktif menunjukkan resistansi yang sangat rendah, bahkan ketika meningkatkan lebar struktur MMC menjadi 300 nm (sebelumnya dibatasi hingga kurang dari 100 nm). Selain itu, modulasi struktur MMC via-lubang-panjang yang disediakan secara normal dari HEMT GaN meningkatkan kinerja daya yang sangat baik, sebagai hasil dari peningkatan lebar perangkat struktur MMC.
bahan nano
Dalam posting hari ini, kita akan membahas lembar data IRF3205 untuk mempelajari dasar-dasar IRF3205. Oleh karena itu, kita akan membahas beberapa aspek yang meliputi aplikasi, fitur, kelebihan, pinout, dan banyak lagi yang akan kita temui. Selain itu, Rectifier internasional memproduksi daya HEXFET
Jika Anda bertanya kepada produsen pencetakan 3D, “berapa biaya untuk mencetak komponen 3D?” jawabannya kemungkinan besar adalah itu tergantung. Pabrikan tidak berusaha menjadi misterius — ada banyak faktor berbeda yang digunakan untuk menghasilkan kutipan yang akurat. Artikel ini akan menjelaskan b
Mesin kontrol numerik komputer (CNC) adalah perangkat yang diprogram untuk mengubah kode numerik menjadi koordinat Cartesian untuk mengubah bahan mentah menjadi bagian jadi. Penggilingan CNC adalah jenis khusus permesinan CNC yang memanfaatkan kontrol terkomputerisasi dan mesin penggilingan untuk se
Pabrik dan industri lain telah ada selama lebih dari 150 tahun, dan orang-orang menciptakan barang mereka sendiri di toko kecil atau di rumah jauh sebelum itu. Sementara membuat barang dengan tangan sudah menjadi tradisi, membuat barang dengan mesin adalah tren modern. Otomasi industri, pengenalan r
