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引入窄禁带InGaN的HEMT结构特性

  InGaN禁带宽度比AlGaN要窄,但极化效应更强。本文考虑在AlGaN/GaN异质结中插入禁带窄的InGaN材料形成AlGaN/InGaN/GaN结构,如图1所示,研究窄禁带情况下的能带、电子浓度及输出情况。
AlGaN/InGaN/GaN结构的HEMT 
图1 AlGaN/InGaN/GaN结构的HEMT
 
  图2对应InGaN厚度分别为10nm、20nm、30nm三种情况下导带情况。比较三幅图可以看出,随着InGaN层厚度的增加,势阱深度会略有减小。
(a)10nmInGaN导带 (b)20nmInGaN导带 (c)30nmInGaN导带 
图2 (a)10nmInGaN导带 (b)20nmInGaN导带 (c)30nmInGaN导带
 
  图3对应InGaN厚度分别为10nm、20nm、30nm三种情况下电子浓度,比较电子浓度情况可以看出,随着InGaN厚度的增加,电子浓度会略有减小。
(a)10nmInGaN电子浓度 (b)20nmInGaN电子浓度 (c)30nmInGaN电子浓度 
图3 (a)10nmInGaN电子浓度 (b)20nmInGaN电子浓度 (c)30nmInGaN电子浓度
 
  图4a对应InGaN厚度分别为10nm、20nm、30nm情况下输出漏极电流,图中三条输出电流曲线基本重合,说明厚度对输出电流基本没影响。图4b是没有InGaN层和不同InGaN层厚度情况下的输出漏极电流,通过比较没插入InGaN层的情况,可以看出插入窄禁带InGaN层后输出电流大幅减小,而InGaN层本事的厚度对输出特性影响很小,因此窄带隙的材料不利于提高输出特性。
(a)不同InGaN厚度的输出电流 (b)没有InGaN和有InGaN层的电流输出 
图4 (a)不同InGaN厚度的输出电流 (b)没有InGaN和有InGaN层的电流输出

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