Ворота утепленные: гаражные, секционные, распашные, металлические. Теплые гаражные ворота цена с монтажом.

• 100% полиэстер; 72% нейлон, 28% полиэстер
• Импортный
• Omni-Tech водонепроницаемый / воздухопроницаемый, критически закрытые швы
• Капюшон с регулируемым шнурком
• Внутренний защитный карман
• Карманы для рук на молнии
• Регулируемые манжеты.Регулируемый нижний край на шнурке. Светоотражающая деталь.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

В крайних случаях сам частотно-регулируемый привод может испытывать электрические помехи (как уменьшить шум?). Если оборудование машинного помещения лифта не правильно спланировано и подключено неправильно, электрический шум, распространяемый системой ЧРП лифта, может мешать работе контроллера лифта.

Примером может служить здание без надежной системы заземления, в котором система частотно-регулируемого привода столкнулась с множеством проблем.Для устранения многих проблем с электрическими помехами было предусмотрено твердое заземление, однако на сам частотно-регулируемый привод воздействовали неопределенные источники шума.

Была исследована прокладка полевой проводки подрядчика к контроллеру, и несколько недостатков были обнаружены и исправлены. Впоследствии было установлено, что понижающий силовой / развязывающий трансформатор, необходимый для этого конкретного приложения, физически расположен слишком близко к передней части контроллера. При открытой дверце контроллера трансформатор создавал помехи, которые влияли на управляющие микрокомпьютеры.Решением было размещение экрана между трансформатором и контроллером, хотя другие методы также могли сработать.

Изолированные затвор и поверхностная пассивирующая структура для силовых транзисторов на основе GaN

В последние годы устройства на основе GaN продемонстрировали свое обещание беспрецедентного уровня мощности и частоты и продемонстрировали свои возможности в качестве замены устройств на основе Si. Транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT), ключевая типичная архитектура устройств на основе GaN, хорошо подходят для применения в мощных и высокочастотных устройствах благодаря очень желательным физическим свойствам III-нитрида.Тем не менее, эти устройства по-прежнему сталкиваются с проблемами, которые ранее не встречались в их более распространенных аналогах устройств на основе Si и GaAs. Структуры металл – диэлектрик – полупроводник (МДП) обычно используются с разной степенью успеха для обхода основных проблемных вопросов, таких как чрезмерный ток утечки и нестабильность тока. В то время как для транзисторов на основе GaN применялись различные изоляционные материалы, свойства границ раздела диэлектрик / III-N до сих пор полностью не изучены.Это в основном связано с трудностью определения границ раздела диэлектрик / AlGaN в MIS HEMT из-за двух результирующих интерфейсов: изолятор / AlGaN и AlGaN / GaN, что значительно усложняет модуляцию потенциала. Несмотря на то, что было много сообщений о низкой плотности межфазных ловушек в HEMT MIS конденсаторах, в нескольких работах неверно оценивались их вольт-фарадные характеристики ( C — В ). Структура HEMT MIS обычно показывает двухэтапное поведение C — V .Однако несколько групп сообщили о кривых C — V без характерного скачка в режиме прямого смещения, что, вероятно, связано с состояниями с высокой плотностью на границе раздела диэлектрик / AlGaN, препятствующими потенциальному контролю поверхности AlGaN с помощью смещения затвора. . В этой обзорной статье мы сначала описываем критические вопросы и проблемы, включая ток утечки, коллапс тока и нестабильность порогового напряжения в AlGaN / GaN HEMT. Затем мы представляем интерфейсные свойства, уделяя особое внимание интерфейсным состояниям, МДП-систем GaN с использованием оксидов, нитридов и диэлектриков с высоким содержанием κ .Далее представлены свойства различных МДП-структур AlGaN / GaN, а также различные методы определения характеристик, включая нашу собственную методику C — V с фотоусилителем, которая необходима для понимания и разработки успешных схем пассивации поверхности и контроля границы раздела фаз. в следующем разделе. Наконец, мы подчеркиваем важный прогресс в интерфейсах GaN MIS, которые недавно расширили границы технологии устройств на основе нитридов.

Устройства на основе GaN считаются развивающимися лидерами в удовлетворении постоянно растущего спроса на улучшенные характеристики с точки зрения мощности, скорости работы и эффективности [1–4].Высокое критическое электрическое поле GaN более 3 МВ · см ⁻¹ , которое является прямым следствием его широкой запрещенной зоны в 3,4 эВ, позволило одновременно реализовать высокие напряжения пробоя более 1 кВ и низкие удельные сопротивления в открытом состоянии около 5 мОм. см ² или менее [5–15] в транзисторах с высокой подвижностью электронов (HEMT) на основе GaN. Используя комбинацию пассивации толстого поликристаллического AlN, структур сквозных отверстий и схем полевых пластин, Янагихара и др. достигли рекордного значения напряжения пробоя в закрытом состоянии 10.4 кВ [16].

Между тем, скорость насыщения электронами достигает 2 × 10 ⁷ см с ⁻¹ и высокая плотность двумерного электронного газа (2DEG) более 1 × 10 ¹³ см ⁻² , начиная с от полей спонтанной и пьезоэлектрической поляризации, а также от большого смещения края зоны проводимости, делают эти устройства также хорошо подходящими для мощных радиочастотных (РЧ) приложений. Уменьшение длины затвора до режима менее 100 нм в сочетании с современными технологиями значительно увеличило частоту отсечки максимального усиления по току ( f _T ) до более чем 200 ГГц [17, 18].Недавно Шинохара и его сотрудники [2, 19] достигли сверхвысокой скорости работы с рекордно высокой частотой f _T 454 ГГц с сопутствующей частотой отсечки усиления мощности ( f _max ) 444 ГГц на 20 нм затвор HEMT. Они разработали передовые технологии, включая двойную гетероструктуру AlN / GaN / AlGaN, боковой контакт с 2DEG и отрастание n ⁺ -слоя в области истока / стока, как показано на рисунке 1. Это агрессивное уменьшение масштаба с источником — расстояние отвода 130 нм снова стало возможным благодаря изначально высокому критическому полю нитридных материалов AIIIBV.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 1. Схематическое изображение и изображение поперечного сечения современного GaN HEMT, активно масштабируемого для высокочастотных приложений. (Перепечатано с разрешения [2], авторское право IEEE 2013 г.)

Загрузить рисунок:

Однако те же самые уникальные свойства материала GaN также привели к некоторым отрицательным последствиям для работы устройства.Широкая запрещенная зона естественным образом ведет к большому количеству более глубоких ловушек, вызывая так называемый «текущий коллапс». Излишне говорить, что то же самое высокое критическое электрическое поле GaN, которое позволило беспрецедентно работать при высоком напряжении, также приводит к более высокой степени инжекции и захвата заряда, вызывая более сильный коллапс тока. Среди различных подходов, описанных в литературе для решения текущей проблемы коллапса, пассивация поверхности стала стандартной техникой из-за ее эффективности и простоты [20, 21].

Другой серьезной проблемой является «нормально включенный» характер HEMT на основе GaN. Для снижения энергопотребления, а также для защиты от сбоев очень предпочтительна нормальная работа в выключенном состоянии, в частности, для устройств переключения мощности. Очевидно, что нормально выключенные устройства требуют включения положительного напряжения затвора, что приводит к чрезвычайно высоким уровням тока утечки в устройствах с затвором Шоттки. Для нормальной работы транзисторов абсолютно необходим затвор металл – изолятор – полупроводник (МДП).Поскольку качество поверхности раздела полупроводник / изолятор существенно влияет на характеристики транзистора, для практических приложений устройств следует разработать химически стабильную МДП-структуру с низкой плотностью состояний интерфейса.

Разработка стабильной структуры затвора МДП была сложной задачей в полевых транзисторах (FET) с использованием традиционных полупроводников III – V, таких как GaAs, InP, InGaAs и т.д. к их отличным транспортным свойствам.Фактически, подвижность электронов в этой системе более чем в 10 раз выше, чем в кремнии при сопоставимой плотности слоев, что делает интеграцию InGaAs MISFET на платформе Si весьма желательной [22–24]. Структура затвора МДП требует диэлектрика, свободного от захваченного заряда и других дефектов, небольшого количества межфазных электронных состояний и высокой надежности. Однако, в отличие от Si, для полупроводников AIIIBV не существовало собственных оксидов, отвечающих этим требованиям. Кроме того, различные типы изоляторов / структур AIIIBV, полученные с помощью стандартного химического осаждения из газовой фазы (CVD), показали плохие интерфейсные свойства, в основном возникающие из-за высокоплотных интерфейсных состояний.Технология атомно-слоистого осаждения (ALD) открыла двери для производства полевых МОП-транзисторов III – V, поскольку ALD может обеспечить относительно высококачественные интерфейсы оксидов / III – V. Ye и др. [25] сообщили об эпохальных характеристиках GaAs MOSFET с затвором ALD Al ₂ O ₃ , показав высокий g _m и хорошие радиочастотные характеристики. Позже они продемонстрировали значительно улучшенные характеристики устройства на Al ₂ O ₃ -затворных полевых МОП-транзисторах InGaAs с более высоким составом InAs в канале InGaAs [26].Более того, очень высокая эффективная подвижность канала на расстоянии более 4000 см ² V ^-1 с ^-1 была обнаружена в ALD Al ₂ O ₃ -затворных полевых МОП-транзисторах InGaAs [27, 28].

Тем не менее, проблемы нестабильности, связанные с состояниями интерфейса I – S, все еще остаются в полевых МОП-транзисторах InGaAs и GaAs [29]. В этой связи частотная дисперсия при накоплении смещения является обычно наблюдаемой особенностью экспериментальных вольт-фарадных ( C — В ) характеристик МОП-структур с использованием GaAs, InP и InGaAs [30–36], как показано на рисунке 2. .Для объяснения такого поведения нестабильности была предложена модель пограничной ловушки (BT) [37]. Эта модель предполагает уровни дефектов внутри изолятора затвора, как показано на рисунке 3 (а). В этом случае БТ имеют большие постоянные времени, поскольку они взаимодействуют с электронами зоны проводимости посредством туннелирования, что приводит к большой частотной дисперсии даже при накопительном смещении [38, 39]. Модель вызванного беспорядком состояния щели (DIGS) [40, 41], как схематически показано на рисунке 3 (b), может хорошо объяснить частотную дисперсию при накоплении смещения.В этой модели предполагается, что неупорядоченная область на поверхности полупроводника включает дефекты, оборванные связи и смещение решетки (беспорядок в длинах и углах связей), тем самым создавая электронные состояния с распределениями плотности как по энергии, так и по пространству. Когда интерфейсные состояния имеют пространственное распределение, процессы захвата / эмиссии электронов также включают туннельные эффекты. Недавно Galatage и др. [36] сообщили о сравнении моделей BT и DIGS путем подгонки обеих моделей к экспериментальным данным.Хотя обе модели предполагали, что частотная дисперсия была вызвана электронными состояниями с высокой плотностью в пределах 0,8 нм от поверхности кристаллического полупроводника, они утверждали, что экспериментальная частотная дисперсия емкости при накоплении может быть хорошо объяснена моделью DIGS. Это привело их к выводу, что частотная дисперсия действительно вызвана главным образом вызванными беспорядком щелочными состояниями на стороне полупроводника. Более того, поскольку частотная дисперсия C — V в структурах InGaAs MOS наблюдалась для различных диэлектриков, включая Al ₂ O ₃ , HfO ₂ , ZrO ₂ , LaAlO, HfAlO и т. Д. , маловероятно, что один и тот же БТ будет иметь почти одинаковую энергию от края зоны проводимости InGaAs и может быть последовательно воспроизведен с использованием различных диэлектрических материалов.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 2. Характеристики C — V в зависимости от частоты (а) HfO ₂ и (б) Al ₂ O ₃ на n -InGaAs. (Перепечатано из [36], авторское право 2014 г. с разрешения AIP Publishing.)

Загрузить рисунок:

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 3. Схематические иллюстрации (а) модели пограничной ловушки (BT) [37] и (б) модели щелевого состояния, вызванного беспорядком (DIGS) [40, 41].

Загрузить рисунок:

Для разработки шлюза MIS, применимого к практическим устройствам, определение свойств интерфейса MIS стало чрезвычайно важным для понимания лежащих в основе физики, необходимых для обхода проблемных вопросов. Хотя для транзисторов на основе GaN, включая HEMT, использовались различные изоляционные материалы, полученные в результате межфазные свойства изолятор / III-N до сих пор полностью не изучены.Частично это связано с более высокой степенью сложности этих структур. По сравнению с обычной МДП-структурой, имеющей единственный полупроводниковый слой, трудно охарактеризовать границы раздела диэлектрик / AlGaN в МДП-HEMT, поскольку он имеет два интерфейса: изолятор / AlGaN и AlGaN / GaN, что значительно усложняет модуляцию потенциала. Кроме того, эффективность эмиссии электронов из широкозонных интерфейсных состояний в зону проводимости очень ограничена при комнатной температуре (RT).Например, в случае AlGaN с содержанием алюминия 30% ( E _G ~ 4,0 эВ) постоянная времени для эмиссии электронов в зону проводимости оценивается в 10 ¹⁰ –10 ²⁰ с для состояний, близких к середине запрещенной зоны, при RT [42]. В этом случае состояние заряда таких более глубоких состояний не может быть изменено с помощью развертки смещения в стандартном измерении C, — В, . Хотя было много сообщений о низкой плотности межфазных ловушек в конденсаторах HEMT MIS, в нескольких работах, возможно, неправильно оценивались их характеристики C — V .Структура HEMT MIS обычно демонстрирует двухступенчатое поведение C — V [42]: одно в режиме отрицательного напряжения затвора, которое представляет общую последовательную емкость слоев AlGaN и изолятора, а другое — в режиме положительного напряжения затвора. представляющий только емкость изолятора. Однако несколько групп сообщили о кривых C — V без характерного скачка в режиме прямого смещения. Вероятно, это связано с тем, что состояния с высокой плотностью на границе раздела диэлектрик / AlGaN препятствуют управлению затвором над поверхностным потенциалом AlGaN.

Эллер и др. [43] систематически рассмотрели поверхностные и межфазные свойства GaN и AlGaN, включая поверхностные электронные модели / модели пиннинга, вопросы надежности, процессы обработки поверхности и процессы диэлектрической пассивации. Roccaforte и др. [44] представили обзор диэлектрических технологий для силовых устройств на основе SiC и GaN, например влияние состояний интерфейса на подвижность каналов и стабильность порогового напряжения в SiC MOSFET и улучшение характеристик устройства в GaN MOS HEMT.В этой статье мы рассмотрим технологии изолированного затвора и пассивирования поверхности для МДП-транзисторов на основе GaN, включая HEMT-устройства. Во-первых, мы описываем критические вопросы и проблемы, включая ток утечки, коллапс тока и нестабильность порогового напряжения в AlGaN / GaN HEMT. Затем мы представляем интерфейсные свойства, уделяя особое внимание интерфейсным состояниям, МДП-систем GaN с использованием оксидов, нитридов и диэлектриков с высоким содержанием κ . Далее представлены свойства различных МДП-структур AlGaN / GaN, а также различные методы характеризации, включая нашу собственную технику с фотоусилителем C — V , необходимые для понимания и разработки успешных схем пассивации поверхности и контроля границ раздела фаз. в следующем разделе.Наконец, мы подчеркиваем важный прогресс в интерфейсах GaN MIS, которые недавно расширили границы технологии устройств на основе нитридов.

2.1. Токи утечки в вентилях Шоттки

Хотя значительный прогресс был достигнут в создании мощных / высокочастотных электронных устройств на основе GaN и ультрафиолетовых фотодетекторов, проблемы, связанные с поверхностью, по-прежнему требуют немедленного решения. Одна из этих проблем — чрезмерный ток утечки через структуры затвора Шоттки, который не только снижает надежность устройства, но также снижает энергоэффективность и шумовые характеристики таких устройств.Кроме того, дель Аламо и Йох [45], Ву и др. [46] и Менегессо с соавторами [47–49] указали на сильную корреляцию между током утечки через край затвора Шоттки на стороне стока и электрическим током. а также структурная деградация HEMT AlGaN / GaN. Они указали, что высокое электрическое поле на краю затвора в состоянии отключения смещения вызывает электрически активные дефекты в барьере AlGaN из-за обратного пьезоэлектрического эффекта, обеспечивая путь для избыточного тока затвора.

Чтобы контролировать проблемы с надежностью и деградацией в GaN HENT с затвором Шоттки, мы должны прояснить лежащий в основе механизм утечки.Yu и др. [50] и Миллер и др. [51, 52] обсуждали механизм утечки в границах раздела Шоттки GaN и AlGaN на основе автоэмиссионного (FE) туннельного транспорта в предположении треугольного потенциала Шоттки, как показано на рисунке 4 (а). Однако при их расчетах для воспроизведения экспериментальных данных потребовались неоправданно более высокие плотности доноров, чем фактическая концентрация легирования. Таким образом, они предположили, что чрезмерно высокий ток утечки вызван некоторыми другими процессами, такими как туннелирование с помощью дефектов или прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка через пронизывающие дислокации.Другие группы также предложили модель туннелирования с помощью ловушек (рис. 4 (b)) для объяснения механизма утечки в области обратного смещения [53, 54]. Однако такие модели требуют маловероятного многоступенчатого процесса туннелирования или дефектного континуума с широкой энергетической полосой во всей обедненной области в слое GaN или AlGaN. Как показано на рисунке 4 (c), Sawada и др. [55] тем временем предложили модель участка поверхности с различной высотой барьера Шоттки для объяснения характеристик прямого тока.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 4. Схематические диаграммы потенциалов (а) полевой эмиссии (FE) и термоэлектронной полевой эмиссии процессов и (б) модели туннелирования с помощью ловушек [53, 54]. (c) Модель пятна с различной высотой барьера Шоттки [55].

Загрузить рисунок:

Котани и др. [56] и Хашизуме и др. [57] предложили совершенно другую модель, называемую моделью тонкого поверхностного барьера (TSB), для прямого и обратного переноса тока в барьерах Шоттки из GaN и AlGaN.Здесь предполагается, что эффективная ширина барьеров Шоттки уменьшается из-за наличия непреднамеренных доноров поверхностных дефектов и что термоэлектронная полевая эмиссия (TFE) или FE, хотя полученный TSB дает основной путь утечки тока как в прямом, так и в обратном направлении. направлениях, как показано на рисунке 5. Они рассчитали I — V — T характеристики GaN диодов Шоттки с различным распределением плотности поверхностных доноров. Используя модель TSB, они смогли систематически объяснить температурные зависимости измеренных кривых I — V .В частности, модель TSB разумно воспроизводит различные типы сложного поведения I — V — T в области обратного смещения. Наиболее вероятными донорами поверхности являются дефекты, связанные с вакансиями азота ( V _N ) [58, 59]. Хорошо известно, что контакты Шоттки, изготовленные на сухих травленых поверхностях GaN и AlGaN, обладают значительными токами утечки [60, 61]. Действительно, процессы сухого травления с помощью плазмы могут вызвать высокую плотность связанных с V _N дефектов на поверхностях GaN и AlGaN [62, 63], увеличивая перенос утечки ТФЭ через уровень, связанный с V _N . .Недавно Hayashi и др. [64] сообщили, что двухмерное моделирование с использованием модели TSB хорошо объяснило характеристики утечки затвор-сток HEMT AlGaN / GaN в широком диапазоне обратного напряжения смещения. Они пояснили, что путь утечки между затвором и 2DEG на краю затвора на стороне стока становится доминирующим в условиях более высокого смещения сток-затвор из-за концентрации высокого электрического поля на краю затвора.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 5. Схематическое изображение модели тонкого поверхностного барьера (TSB). (Перепечатано из [57], авторское право 2004 г. с разрешения AIP Publishing.)

Загрузить рисунок:

Суда и др. [65] точно охарактеризовали диоды Шоттки, изготовленные на отдельно стоящих подложках n -GaN с низкой плотностью дислокаций 2 × 10 ⁶ см ⁻² . Они измерили обратные кривые I — V на GaN-диодах с различной плотностью носителей и показали, что измеренные кривые превосходно согласуются с расчетными кривыми на основе модели TFE без необходимости подгонки параметров (таких как поверхностный дефект доноры), как показано на рисунке 6.Это указывает на то, что диоды Шоттки на слоях GaN с высоким качеством кристаллизации (с низкой плотностью дислокаций) демонстрируют идеальные характеристики I — V в соответствии с простой моделью TFE. Для сравнения, высокие токи утечки с сильной зависимостью от смещения и слабой температурной зависимостью все еще наблюдаются в вентилях Шоттки, изготовленных на структурах AlGaN / GaN и InAlN / GaN [64, 66, 67], что позволяет предположить, что транспорт ТФЭ усиливается за счет уровней поверхностных дефектов (TSB модель), что связано с относительно плохим кристаллическим качеством тонких барьерных слоев AlGaN и InAlN.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 6. Reverse I — V Кривые GaN диодов Шоттки на отдельно стоящих подложках из GaN с низкой плотностью дислокаций 2 × 10 ⁶ см ⁻² и различной концентрацией доноров N _д . Для всех случаев измеренные кривые согласуются с теоретическими кривыми (пунктирные линии), рассчитанными с использованием модели TFE.(Перепечатано с разрешения [65], авторское право 2010 Японского общества прикладной физики.)

Загрузить рисунок:

2.2. Текущий коллапс

Хотя устройства на основе GaN недавно достигли статуса коммерческого продукта, некоторые проблемы все еще остаются, и одним из таких примеров наивысшего приоритета является нынешний коллапс [68–70]. Обрушение тока является важной проблемой, потому что это может привести к критически высокому сопротивлению во включенном состоянии ( R _ON ) сразу после переключения устройства из выключенного состояния в состояние включения.Согласно широко распространенной модели «виртуального затвора» [69], как показано на рисунке 7, высокое напряжение смещения стока в выключенном состоянии вызывает захват электронов в поверхностных состояниях AlGaN посредством туннельной инжекции на краю затвора на стороне стока. Впоследствии захват поверхности истощает нижележащий 2DEG и увеличивает сопротивление стока, что приводит к увеличению динамики R _ON , то есть обрушению тока.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 7. (a) схематическая иллюстрация модели виртуального затвора и (b) соответствующее схематическое представление устройства, включая виртуальный затвор. (Перепечатано с разрешения [69], авторское право IEEE 2001.)

Загрузить рисунок:

Коллапс тока (увеличение R _ON ) сильно зависит от напряжения стока во время напряжения в закрытом состоянии [71, 72]. На основе модели инжекции затвора и перескока через поверхность [70, 73] электронная проводимость через перескок от ловушки к ловушке может быть усилена путем приложения увеличивающегося напряжения стока.Следовательно, это может привести к расширению «виртуального шлюза» от края затвора до некоторого дальнейшего расстояния в области доступа G – D. Используя зондовую силовую микроскопию Кельвина, Cardwell и др. [74] продемонстрировали, что захват может распространяться на несколько сотен нанометров от края затвора на стороне стока. После приложения напряжения стока 200 В к AlGaN / GaN HEMT, Кацуно и др. [75] наблюдали индуцированный электрическим полем сигнал второй гармоники в пределах 2 µ м от края затвора на стороне стока, соответствующей области зарядки поверхности.Таджима и Хашизуме [76] и Нишигучи и др. [77] исследовали текущее коллапсное поведение AlGaN / GaN HEMT, используя структуру с двумя затворами. Они показали, что напряжение затвора в закрытом состоянии вызывает «виртуальные затворы» по обеим сторонам краев затвора, расширяющиеся как в направлении стока, так и в направлении истока. Они также обнаружили, что область поверхностной зарядки, вызванная отсутствием напряжения, может простираться на 0,5 µ м от края затвора к стороне стока.

Несколько групп указали, что объемная ловушка акцепторного типа в слое GaN является одной из ловушек-кандидатов, которые вызывают коллапс тока в HEMT AlGaN / GaN.Накадзима и др. [78] продемонстрировали, что глубокий акцепторный уровень коррелирует с явлениями коллапса тока. Однако результат их расчета показал, что такой глубокий акцептор с относительно высокой плотностью 5 × 10 ¹⁶ см ^-3 вызывал только 10% -ное уменьшение тока стока после напряжения смещения в закрытом состоянии. Недавно Faramehr и др. [79] сообщили, что вклад объемной акцепторной ловушки в коллапс тока в закрытом состоянии был незначительным в AlGaN / GaN HEMT, даже когда слой GaN включает объемную акцепторную ловушку с плотностью 2 . × 10 ¹⁶ см ⁻³ .Не было сообщений об эпитаксиальных слоях GaN, включающих глубокие уровни с плотностями выше 5 × 10 ¹⁶ см ⁻³ [80, 81]. Кроме того, поверхностная пассивирующая структура эффективна для смягчения текущего коллапса. Эти результаты показывают, что индуцированный коллапс тока в закрытом состоянии в основном возникает из-за эффекта виртуального затвора, вызванного избыточными отрицательными зарядами на поверхности AlGaN (заряды в поверхностном состоянии) и / или в барьерном слое AlGaN.

Сообщалось о различных подходах к контролю коллапса тока, таких как введение структур полевых пластин [82–86] и использование канальных структур с нанопроволоками с высоким сопротивлением [87, 88].Структуры пассивирования поверхности с использованием диэлектрических пленок, таких как SiO ₂ , SiN _x , AlN, Al ₂ O ₃ и другие, также очень важны для обеспечения стабильности работы и надежности для различных типов полупроводников. устройств. Для устройств III-N, в частности, сообщалось, что схема пассивации на основе SiN _x эффективна для смягчения коллапса тока из-за относительно низкой плотности состояний на SiN _x / III-N интерфейс [21, 89–91].Грин и его сотрудники [20] были первыми, кто продемонстрировал эффективность пассивации SiN _x HEMT AlGaN / GaN для уменьшения эффектов захвата поверхности, что привело к увеличению выходной ВЧ-мощности. Derluyn и др. сообщили, что нанесение in situ MOCVD SiN _x на поверхность AlGaN значительно улучшило характеристики HEMT AlGaN / GaN на постоянном токе [92]. Между тем, эпитаксиальные покрывающие слои GaN также использовались для модификации поверхностного потенциала устройства с целью уменьшения дисперсии тока [93–95].Хотя эффективность этих методов была продемонстрирована, коллапс тока все еще сохраняется на высоковольтных ступенях переключения даже при использовании комбинации вышеупомянутых схем [85].

2.3. Колебания порогового напряжения (

При сохранении достоинств обычных HEMT на основе затвора Шоттки, то есть высокой плотности 2DEG на интерфейсе AlGaN / GaN, высокой отсечки и максимальных частот , термическая и химическая стабильность AlGaN и GaN, MIS HEMT имеют множество преимуществ по сравнению с HEMT на основе затвора Шоттки, таких как более низкий ток утечки затвора, уменьшение коллапса тока, более широкий диапазон допустимой развертки напряжения затвора и более высокий максимальный ток стока. и выходная мощность.Эти особенности имеют решающее значение для приложений в высокомощной и высокотемпературной электронике, особенно для реализации полевых транзисторов большой мощности с низким сопротивлением в открытом состоянии и при нормальном отключении.

Хотя для улучшения характеристик AlGaN / GaN MIS HEMT применялись различные виды изоляционных материалов, некоторые проблемы остаются нерешенными. Самая серьезная проблема — нестабильность V _TH . В нескольких статьях сообщалось, что различные условия смещения вызывают различные степени сдвигов V _TH в MIS HEMTs [96–98].Лу и др. [96] и Джонсон и др. [98] сообщили, что более высокое положительное смещение затвора MIS HEMT вызывает большее смещение V _TH в направлении прямого смещения. Как показано на рисунке 8, Lu и др. [96] сообщили на основе импульсных измерений V _G — I _D , что более высокое напряжение смещения затвора вызвало большее смещение V _TH в их Al ₂ O ₃ -затворные HEMT из AlGaN / GaN.Аналогичная флуктуация V _TH наблюдалась также в SiO ₂ — или SiN-затворных AlGaN / GaN HEMT [99, 100]. Фиксированные заряды в диэлектрических пленках [101, 102], БТ в диэлектрических пленках вблизи границ раздела изоляторы / AlGaN [96, 99, 100] и интерфейсные состояния на границах раздела изоляторы / AlGaN участвуют в механизме сдвига V _TH . Чапайна и др. [97] обсуждали влияние состояний интерфейса на сдвиг V _TH в Al ₂ O ₃ -затворных AlGaN / GaN HEMT.Во многих работах сообщалось, что на границах раздела диэлектрики / AlGaN все еще существуют высокие плотности электронных состояний. Зарядное состояние интерфейсных ловушек изменяется в зависимости от смещения затвора (поверхностного потенциала), и более глубокие электронные состояния с большими постоянными времени для эмиссии электронов вносят свой вклад в медленную флуктуацию V _TH .

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 8. Зависимость от максимального смещения затвора В _{GS, макс.} импульсного I _D — В _GS Передаточные характеристики Al ₂ O ₃ / AlGaN / GaN MIS HEMT.(Перепечатано из [96], авторское право 2013. Этот материал воспроизводится с разрешения John Wiley & Sons, Inc.)

Загрузить рисунок:

Ян и др. [103] продемонстрировали, что поверхностное азотирование структуры GaN / AlGaN / GaN с использованием удаленной плазмы N ₂ эффективно для улучшения подпорогового управления затвором и V _TH стабильности Al ₂ O ₃ — ворота HEMT. Hori и др. [104] сообщили, что радикальная обработка N ₂ O может уменьшить граничные состояния на границе Al ₂ O ₃ / AlGaN, что приводит к улучшенной стабильности V _TH даже после нанесения смещение ворот вне напряжения.Van Hove и др. [105] использовали in situ SiN _x в качестве межфазного контрольного слоя и сообщили об улучшенной стабильности работы с небольшим V _TH колебания в SiN _x / Al ₂ O ₃ закрытых AlGaN / GaN HEMT. На основе систематической характеристики состояний интерфейса абсолютно необходимы дальнейшие исследования для контроля электронных состояний на границах раздела диэлектрик / (Al) GaN для улучшения стабильности V _TH MIS HEMTs AlGaN / GaN.

3.1. Составы полос на изоляторах — структурах (Al) GaN

Для разработки МДП-транзистора или транзистора с пассивированной поверхностью с использованием широкозонного полупроводника важно понимать линейку зон между изолятором и используемым полупроводником. На рисунке 9 показан график зависимости ширины запрещенной зоны от удельной диэлектрической проницаемости для нитридных полупроводников и диэлектриков с широким диапазоном диэлектрической проницаемости. Общеизвестно, что более высокое значение диэлектрической проницаемости приводит к более высокому значению крутизны g _m в МДП-транзисторах.В связи с этим для МДП-транзисторов на основе GaN были применены различные типы затворов, в которых используются изоляторы с высоким значением κ . Кроме того, на границе раздела изолятор / (Al) GaN требуется большая энергия смещения полосы для подавления тока утечки, в частности, для работы устройства в условиях прямого смещения. Среди изоляторов, показанных на рисунке 9, Al ₂ O ₃ является одним из наиболее привлекательных диэлектрических материалов для силовых МДП-устройств, поскольку он сочетает в себе все желаемые свойства, такие как большая ширина запрещенной зоны, относительно высокая диэлектрическая постоянная и высокое поле пробоя ( ~ 10 МВ см ⁻¹ ).

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рис. 9. Энергетическая щель в зависимости от относительной диэлектрической проницаемости для различных изоляторов и соединений (Al) GaN.

Загрузить рисунок:

На рисунке 10 показаны линейки зон между GaN и несколькими изоляторами, рассчитанные Робертсоном и Фалабретти [106]. Основываясь на вычислении уровней зарядовой нейтральности ( E _CNL ) в качестве опорной энергии, они предсказали выравнивание зон GaN и соответствующих изоляторов. E _CNL также используется в качестве эталонной энергии для групп полос между полупроводниковыми гетерограницами [107]. Все интерфейсы приводят к выравниванию типа I. В таблице 1 приведены экспериментально полученные смещения зон некоторых МДП-структур GaN и AlGaN, опубликованные в литературе [21, 101, 104, 108–119]. Анализ рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и определение характеристик тока утечки часто используются для оценки ширины запрещенной зоны изолятора и смещения полосы между диэлектриком и полупроводником [21].

Таблица 1. Экспериментально полученные смещения полос из МДП-структур GaN и AlGaN, описанные в литературе.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 10. Составы полос на границах раздела изоляторы / GaN, рассчитанные Робертсоном и Фалабретти [106].

Загрузить рисунок:

Результат расчета указывает на хороший стандарт смещения полосы на границе раздела диэлектрик-полупроводник. Отметим, что ширина запрещенной зоны Al ₂ O ₃ , полученная экспериментально из аморфных пленок [120, 121], находится в диапазоне от 6,7 до 7,0 эВ, что ниже, чем у основной массы. Расчеты показывают, что границы раздела Ga ₂ O ₃ , SiN _x и HfO ₂ (ZrO ₂ ) создают относительно низкие барьеры зоны проводимости (Δ E _C ) в зоне проводимости. , что хорошо согласуется с экспериментальными значениями.Хотя диэлектрики с высоким значением κ очень привлекательны для реализации высоких g _m в МДП-транзисторах, относительно высокий ток утечки может возникнуть при прямом смещении, когда эти изоляторы используются в структурах с изолированным затвором. С другой стороны, результирующие значения Δ E _C из Al ₂ O ₃ и SiO ₂ достаточно высоки, чтобы предотвратить чрезмерный ток прямой утечки для приложений с затвором MIS.

3.2. Структуры оксид / (Al) GaN

На ранней стадии разработки технологии AlGaN / GaN HEMT Хан и его сотрудники [122, 123] применили SiO ₂ и Si ₃ N ₄ в затворных структурах MIS для контролировать ток утечки затвора и улучшать колебания напряжения затвора.В связи с этим были исследованы интерфейсные свойства структур изолятор / GaN. Gaffey и др. [108] сообщили о подробных характеристиках свойств интерфейса SiO ₂ / SiN _x / SiO ₂ / n структура -GaN, полученная методом струйного осаждения из паровой фазы, представленная на рисунке 11. Из анализа частотной проводимости они получили плотность состояний 5 × 10 ¹⁰ см ⁻² эВ ⁻¹ при E _C — 0.8 эВ с поперечным сечением захвата 2,4 × 10 ¹⁷ см ² для образца MIS, изготовленного с использованием оптимальных условий процесса. Маточа и др. [124] и Ким и др. [125] представили низкие плотности состояний на границах раздела SiO ₂ / n -GaN, полученных при высоких температурах (830–900 ° C). Было также обнаружено, что процесс высокотемпературного отжига (около 900 ° C) после осаждения SiO ₂ эффективен для снижения плотности межфазных состояний [126–129].Киркпатрик и др. [130] и Такашима и др. [131] сообщили, что изоляторы ALD-SiO ₂ , полученные с использованием 3-аминопропилтриэтоксисилана или трис (диметиламино) силана в качестве источников Si, применимы к структурам затворов MOS. Kambayashi и др. [132] продемонстрировали двухслойную затворную структуру из Al ₂ O ₃ / SiO ₂ , достигающую полевой подвижности до 192 см ² V ^-1 с ^-1 в утопленной канальной структуре GaN методом сухого травления.Хотя пленка SiO ₂ имеет низкую диэлектрическую проницаемость, как показано на рисунке 9, она остается привлекательной для приложений MIS HEMT из-за своей большой ширины запрещенной зоны и химической стабильности.

Увеличить Уменьшить Сбросить размер изображения

Рисунок 11. Частотная дисперсия C — V Характеристики SiO ₂ / SiN _x / SiO ₂ / n Структура -GaN, полученная методом струйного осаждения из паровой фазы, измеренная при 450 ° C.На вставке показано увеличенное изображение соответствующей области напряжения. (Перепечатано с разрешения [108], авторское право 2001 IEEE.)

Загрузить рисунок:

Как упоминалось в разделе 3.1, диэлектрический материал Al ₂ O ₃ имеет большую ширину запрещенной зоны, относительно высокую диэлектрическую постоянную и высокое поле пробоя. Кроме того, был достигнут значительный прогресс в технологии ALD, что упростило применение Al ₂ O ₃ для структур затвора и пассивирования в транзисторах GaN [133, 134].Фактически, Ye и др. [134] впервые продемонстрировали превосходные электрические характеристики, такие как низкий ток утечки затвора, высокий ток стока, высокий g _m и высокая подвижность каналов в Al ₂ O ₃ — ворота AlGaN / GaN HEMTs. Процесс ALD хорошо реализован Al ₂ O ₃ / n Интерфейс -GaN с низкой плотностью состояний около 1 × 10 ¹¹ см ⁻² эВ ⁻¹ при E _С — 0.8 эВ [135, 136]. Однако при использовании Al ₂ O ₃ особое внимание следует уделять температуре последующего процесса. Из исследований с помощью просвечивающей электронной микроскопии Hori и др. [135] обнаружили, что слой ALD-Al ₂ O ₃ непосредственно после нанесения имеет структуру аморфной фазы и что граница раздела Al ₂ O ₃ / GaN является равномерно плоский. Однако отжиг при 800 ° C, типичной температуре для образования омических электродов, генерировал большое количество микрокристаллизованных областей в слое Al ₂ O ₃ , вызывая заметное увеличение тока утечки Al ₂ O ₃ / Структура GaN.Toyoda и др. [137] также сообщили, что процедуры отжига при 800 ° C привели к фазовому превращению пленок Al ₂ O ₃ из аморфной в кристаллическую. Для решения этой проблемы необходим поверхностный защитный слой, чтобы избежать разупорядочения химических связей на поверхности (Al) GaN во время процесса отжига.

Esposto и др. [101] и Son и др. [102] пришли к выводу, что фиксированные заряды в пленках Al ₂ O ₃ могут сдвигать плоские напряжения на кривых C — V Al ₂ O ₃ / n -GaN конденсаторы.Однако физическое происхождение фиксированных сборов до сих пор не установлено. Choi и др. [138] теоретически предсказали, что кислородные вакансии в Al ₂ O ₃ создают переходные уровни, близкие к краю зоны проводимости GaN, и они могут действовать как BT на Al ₂ O ₃ / n -GaN интерфейс. С другой стороны, также вероятно, что другие виды дефектов, такие как вакансия Al и междоузлия, действуют как фиксированные заряды в Al ₂ O ₃ [138].Что касается надежности слоя ALD Al ₂ O ₃ , Kikuta и др. [139] сообщили о времени до разрушения ( т _BD ) при 3 МВ см ^-1 и более более 40 000 лет при комнатной температуре для пленки ALD-Al ₂ O ₃ . Однако t _BD значительно снизился до 10 ² –10 ³ с при повышении температуры до 250 ° C.

Образование естественного оксида AlGaN весьма привлекательно, поскольку процесс окисления расходует барьерный слой AlGaN, что приводит к углублению AlGaN и последующему локальному истощению 2DEG под оксидом AlGaN.Кроме того, сам по себе оксид AlGaN может служить изолятором затвора для ограничения тока утечки и увеличения допустимого размаха напряжения затвора. Эти особенности привлекательны для реализации работы устройства в нормальном состоянии. Medjdoub и др. [140] продемонстрировали нормально выключенный AlN / GaN HEMT с затвором из собственного оксида, изготовленным путем селективного сухого окисления AlN при 900 ° C. Greco и др. [141] также сообщили, что отжиг в O ₂ при 900 ° C дает кристаллический естественный оксид на поверхности AlGaN структуры AlGaN / GaN.Они показали, что процесс окисления увеличивает параметры решетки, а также мозаичность нижележащих полупроводниковых слоев и значительно снижает электронную плотность на границе раздела AlGaN / GaN. Однако, помимо того факта, что для сухого окисления требуются высокотемпературные экспериментальные условия, при сухом окислении очень трудно получить оксид однородной толщины и плоской границы раздела на границе оксид / (Al) GaN [142–144]. Одним из альтернативных методов окисления AlGaN является электрохимический процесс с использованием низких энергий при комнатной температуре на воздухе.Мистеле с соавторами [145] были первыми, кто сообщил о HEMT AlGaN / GaN с затвором из собственного оксида, образованным в результате фотоэлектрохимического окисления AlGaN в растворе на основе КОН. В конце концов, Харада и др. [146] продемонстрировали нормальную работу HEMT из AlGaN / GaN с утопленной структурой оксидного затвора, сформированной путем селективного электрохимического окисления. HEMT с утопленным оксидным затвором и толщиной оксида 20 нм показал хорошее управление затвором тока стока с пороговым напряжением +1,2 В и плоской границей раздела естественный оксид / AlGaN.

3.3. Структуры нитриды / (Al) GaN

SiN _{x Пленка} широко используется для пассивации поверхности транзисторов на основе GaN. Hashizume и др. [21, 58] продемонстрировали, что нанесение SiN _x на поверхности, обработанные плазмой N ₂ , может дать хороший SiN _x / n -GaN интерфейс с плотностью состояний. всего 1 × 10 ¹¹ см ⁻² эВ ⁻¹ при E _C — 0.8 эВ. Причина низкой плотности состояний интерфейса на интерфейсе SiN _x / n -GaN еще полностью не изучена. Вероятно, что азотные радикалы, образующиеся в процессе осаждения SiN _x , контролируют образование дефектов, связанных с вакансиями азота на поверхности GaN [58, 59], что приводит к генерации подавленных межфазных электронных состояний. Фактически, обработка поверхности GaN и AlGaN плазмой N ₂ привела к уменьшению плотности электронных состояний на границе SiN / GaN [58] и улучшению характеристик устройства в пассивированных SiN HEMT AlGaN / GaN [147] ].Грин и др. [20] первыми применили пассивацию SiN _x к AlGaN / GaN HEMT и, как следствие, наблюдали значительное улучшение выходной мощности микроволнового излучения этих устройств. Затвор SiN _x также использовался для MIS HEMT AlGaN / GaN [122, 148, 149], благодаря чему было достигнуто значительное уменьшение коллапса тока. Однако относительно высокий ток утечки затвора, в частности, при прямом смещении, наблюдался в SiN _x -затвор HEMT [21, 148, 149] из-за небольшого смещения зоны проводимости (Δ E _C ) между SiN _x и (Al) GaN, как указано в предыдущем разделе.

Осаждение in situ SiN _x с помощью MOCVD является многообещающим процессом в том смысле, что его можно проводить в той же камере для выращивания и в той же последовательности роста, что и остальная часть пакета слоев [92] . На заключительной стадии роста структуры AlGaN / GaN с помощью металлоорганического CVD слой SiN _x был in situ , нанесенным с использованием NH ₃ и SiH ₄ на поверхность AlGaN при 1020 ° C. Derluyn и др. [92] получили улучшенные характеристики I — V из AlGaN / GaN MIS-HEMT с 3.Толщина 5 нм in situ SiN _x слой затвора. В процессе in situ реализован не содержащий оксидов интерфейс SiN _x / AlGaN [150]. На основе анализа просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (HR-TEM) Takizawa и др. [151] сообщили, что in situ SiN _x имеет монокристаллическую структуру. Более того, Van Hove и др. [105] также продемонстрировали, что MIS-HEMT AlGaN / GaN со стабильным пороговым напряжением и низким током коллапса может быть достигнут с использованием in situ SiN _x / Al ₂ O ₃ двухслойная структура затвора.

Как показано на рисунке 9, пленка AlN также привлекательна как изолятор затвора и поверхностный пассивирующий слой. Hashizume и др. [152] первыми сообщили об относительно низких плотностях электронных состояний в диапазоне 10 ¹¹ см ^-2 эВ ^-1 на границе AlN / n -GaN. Цуруми и др. [153] продемонстрировали изготовление HEMT AlGaN / GaN с поликристаллическим поверхностным пассивирующим слоем AlN, используя преимущество низкого термического сопротивления AlN.Они сообщили, что HEMT, пассивированный AlN, показал на 30% больший ток стока и на 66% меньший R _ON по сравнению с HEMT с пассивированием поверхности SiN. Недавно однослойный слой ALD-AlN был использован в качестве межфазного контрольного слоя для Al ₂ O ₃ -затворных AlGaN / GaN HEMT [154].

3.4. Высокие диэлектрики

Высокие изоляторы κ привлекательны для достижения высокого g _м в МДП транзисторах.Недавно сообщалось об относительно хороших характеристиках I — V для HEMT из AlGaN / GaN с затворными изоляторами с высоким κ [155–159]. Дин и др. [155] и Киккава и др. [156] сообщили о высоких значениях г _м , полученных для Ta ₂ O ₅ -затворных HEMT AlGaN / GaN. С другой стороны, Ян и др. [157] продемонстрировали LaLuO ₃ -затворные AlGaN / GaN HEMT, показывающие хорошие электрические характеристики, такие как высокий g _м , низкая утечка затвора, небольшая флуктуация V _TH , и коллапс слабого тока.Hatano и др. [158] показали улучшенную стабильность работы в AlGaN / GaN HEMT с двухслойным диэлектриком затвора Al ₂ O ₃ / ZrO ₂ . Также сообщалось о высокооднородных эпитаксиально выращенных пленках NiO, полученных методом MOCVD на структуре AlGaN / GaN [159]. Однако полученная диодная структура NiO / AlGaN / GaN показала большие токи утечки в соответствии с механизмом Пула – Френкеля, что указывает на наличие электрических активных дефектов в MOCVD NiO [160]. Fiorenza и др. [161] также сообщили об эпитаксиальных кристаллах CeO ₂ , выращенных методом MOCVD на структуре AlGaN / GaN.Хотя они наблюдали относительно хорошее поведение C — V , высокие значения тока утечки наблюдались при прямом смещении для структуры MOS HEMT. Совсем недавно Чиу и др. [162] сообщили о CeO ₂ -затворных AlGaN / GaN HEMT, изготовленных с использованием молекулярно-лучевого осаждения, и продемонстрировали хорошие рабочие характеристики, такие как высокое g _м , низкая утечка затвора, небольшая суб- пороговое колебание (SS) и улучшенное текущее коллапсирование. Между тем, Колон и Ши [163] изготовили МОП-НЕМТ из AlGaN / GaN с использованием различных диэлектриков с высоким κ , таких как HfO ₂ , HfO ₂ / Al ₂ O ₃ , HfAlO _{x 90 и HfSiO x , выращенные методом ALD, и сравнили их характеристики.Хотя они пришли к выводу, что HfAlO x является наиболее многообещающим изоляционным материалом, HfAlO x -gate HEMT по-прежнему показал низкий g m , выраженный коллапс тока и высокую плотность состояний интерфейса. Кроме того, Deen и др. [155] и Hayashi и др. [164] сообщили о серьезных флуктуациях V TH от HEMT с HfO 2 -затворных диэлектрических материалов, в то время как Stoklas и др. [165] описали аналогичные проблемы нестабильности в HEMTs с ZrO 2 -затворными диэлектрическими материалами.Следовательно, необходимы дальнейшие исследования для лучшего понимания и улучшения характеристик изоляторов с высоким содержанием κ / (Al) GaN.}

3.5. Влияние процесса предварительного осаждения и отжига после осаждения на свойства интерфейса MIS

Эллер и др. [43] рассмотрели обработку поверхности GaN, такую ​​как влажная химическая обработка, процессы вакуумного отжига, процессы газового отжига и ионно-плазменная обработка в деталь. Здесь мы сосредоточимся на процессах обработки поверхности и отжига после осаждения, которые эффективны для улучшения свойств интерфейса GaN MIS.Hossain и др. [166] исследовали влажную обработку в растворах с использованием H ₂ O ₂ : H ₂ SO ₄ (пиранья), (NH ₄ ) ₂ S и 30% HF. , и показали, что наименьший сдвиг напряжения плоской полосы для образца Al ₂ O ₃ / n -GaN был достигнут с помощью образца H ₂ O ₂ : H ₂ SO ₄ обработки. . Однако образцы МОП после трех процессов показали почти одинаковые значения D _и 1–3 × 10 ¹² см ^–2 эВ ^–1 .С другой стороны, Chakroun и др. [167] оценили характеристики C — V структур SiO ₂ / n -GaN с предварительной обработкой KOH, HCl, NH ₄ OH и ВЧ решения. Они сообщили, что обработка в растворах KOH и HCl привела к лучшим характеристикам RT C — V , близким к расчетной кривой. Однако даже в этом образце наблюдалось гистерезисное поведение при колебании напряжения на затворе от -3 до 3 В.

H-плазма часто используется для уменьшения содержания естественных оксидов и загрязнений на поверхности GaN. Однако процесс H-плазмы может одновременно вызывать химическую реакцию с поверхностями GaN и AlGaN с образованием летучих групп NH _x , что приводит к образованию дефектов, связанных с N-вакансиями, и ухудшению свойств интерфейса GaN MIS [58 , 59]. С другой стороны, как описано в разделе 3.3, обработка N-плазмой эффективна для уменьшения D _и на границах раздела SiN _x / GaN, вероятно, из-за пониженного образования дефектов, связанных с N-вакансиями. как за счет очищающего воздействия на поверхность GaN [59].Chen и др. [168] сообщили, что комбинация обработок плазмой NH ₃ и N ₂ перед нанесением Al ₂ O ₃ с помощью ALD значительно улучшила характеристики AlGaN / GaN MOS HEMT из-за снижение плотности состояний на границе Al ₂ O ₃ / AlGaN. Они продемонстрировали, что плазменная обработка NH ₃ удаляет естественные оксиды, а последующий плазменный процесс N ₂ дает поверхность AlGaN с N-концевым концом с компенсацией дефектов, связанных с N-вакансиями.

Отжиг после осаждения в N ₂ обычно используется для стабилизации свойств интерфейса МДП GaN, вероятно, из-за релаксации оборванных связей и / или точечных дефектов на поверхности GaN (изолятор / граница раздела GaN) во время процесса отжига. . Как упоминалось в разделе 3.2, высокотемпературный отжиг (~ 900 ° C) был эффективным для достижения хороших границ раздела SiO ₂ / GaN с относительно низкой плотностью состояний [126–129]. С другой стороны, температура отжига для структуры Al ₂ O ₃ / GaN ограничена ниже 700 ° C из-за фазового превращения пленки Al ₂ O ₃ из аморфной в кристаллическую.Winzer и др. [169] недавно сообщили, что отжиг при 500 ° C в O ₂ более эффективен для уменьшения состояний поверхности раздела структуры Al ₂ O ₃ / GaN, чем отжиг при той же температуре в N ₂ . Лонг и др. [170] и Винцер и др. [169] продемонстрировали, что процесс отжига при 400–500 ° C с использованием H ₂ / N / N ₂ формирующего газа был многообещающим для пассивирования межфазных состояний на Al ₂ O ₃ / GaN, коррелирующий эффект пассивации с внедрением атомов H на границе раздела.Однако было обнаружено, что отжиг формовочного газа резко увеличивает токи утечки структуры Al ₂ O ₃ / GaN [169].

4.1. Интерпретация HEMT MIS