• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.47 no.6
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• pp.1-6
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• 2010

We present simulation results on DC characteristics of AlGaN/GaN HEMT having stair-type gate electrodes, in comparison with those of the conventional single gate AlGaN/GaN HEMTs and field-plate enhanced AlGaN/GaN HEMTs. In order to reduce the internal electric field near the gate electrode of conventional HEMT and thereby to increase their DC characteristics, we applied three-layered stacking electrode schemes to the standard AlGaN/GaN HEMT structure. As a result, we found that the internal electric field was decreased by 70% at the same drain bias condition and the transconductance (gm) was improved by 11.4% for the proposed stair-type gate AlGaN/GaN HEMT, compared with those of the conventional single gate and field-plate enhanced AlGaN/GaN HEMTs.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.131-132
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• 2007

An AlGaN/GaN high electron mobility transistor(HEMT) was fabricated and the effect of photoelectrochemical oxidation of AlGaN/GaN surface was investigated. The oxidation of AlGaN surface was done in water at the bias of 10 V under the deep UV light illumination. The sheet resistance of the AlGaN/GaN structure was increased and gate leakage current of the HEMT was decreased by the oxidation. However, the transconductance of the HEMT was not degraded by the oxidation.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.1124-1125
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• 2015

밴드-갭이 큰 반도체는 실리콘에 비하여 다양한 전기 물성 장점을 가져 고주파수 증폭 소자나 차세대 전력 반도체 소자로 각광을 받고 있다. 다양한 와이드 밴드-갭 반도체 중 AlGaN/GaN 이종접합 반도체는 채널의 높은 전도성과 높은 임계 전계로 인하여 우수한 전기적 특성을 가진다. 최근 발전된 수치해석 시뮬레이션을 이용하여 AlGaN/GaN 고전자 이동도 트랜지스터 (high-electron-mobility transistor, HEMT)의 설계연구를 진행하였다. AlGaN 장벽층의 두께가 증가할수록 채널의 전자 면 농도가 증가하도록 설계하였다. 또한 게이트 필드 플레이트 설계를 통하여 AlGaN/GaN HEMT의 역방향 전계 피크를 1개에서 2개로 증가시켜 항복전압을 368 V에서 최대 822 V로 개선하였다. 수렴문제를 개선한 수치해석 시뮬레이션은 RF power AlGaN/GaN HEMT의 설계에 유용하다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.46 no.4
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• pp.10-14
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• 2009

We propose a trapezoidal gate AlGaN/GaN high electron mobility transistor(HEMT) to improve the breakdown voltage characteristics and its feasibility is investigated by two-dimensional device simulations. The use of a trapezoidal gate structure appears to be quite effective in dispersing the electric fields concentrated near the gate edge on the drain side from the simulation result. We find that a peak value of the electric field along the 2-DEG channel is reduced by 30%, from 4.8 to 3.5 MV/cm and thereby, the breakdown voltage(Vbr) of the proposed AlGaN/GaN HEMT is increased by about 40%, from 49 to 69 V, compared to those of the standard AlGaN/GaN HEMT.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.337-337
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• 2010

갈륨-질화물 (GaN) 기반의 고 전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistor, HEMT)는 GaN의 큰 밴드갭 (3.4~6.2 eV), 높은 항복전계 (Ec~3 MV/cm) 및 높은 전자 포화 속도 (saturation velocity $-107\;cm{\cdot}s-1$) 특성과 AlGaN/GaN 등과 같은 이종접합구조(Heterostructure )로부터 발생하는 높은 면밀도(Sheet Concentration)를 갖는 이차원 전자가스(Two-Dimensional Electron Gas, 2DEG) 채널로 인해 차세대 고출력/고전압 소자로서 각광받고 있다. 하지만 드레인 쪽의 게이트 에지부분에 집중되는 전계로 인한 애벌린치 할복현상(Breakdown)이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 AlGaN/GaN HEMT의 항복전압 향상을 위한 방법으로 필드플레이트(Field-Plate) 구조가 많이 사용되고 있다. 본 논문에서는 2D 시뮬레이션을 통한 AlGaN/GaN HEMT의 필드플레이트 구조 최적화를 수행하였다. 이를 위해 ATLASTM 전산모사 프로그램을 이용하여 필드플레이트 길이, 절연체 증류 및 두께에 따른 전류 전압 특성 및 전계 분산효과에 대한 전산모사를 수행하여 그 결과를 비교, 분석 하였다, 이를 바탕으로 기존의 구조에 비해 약 300%이상 향상된 항복전압을 갖는 AlGaN/GaN HEMT의 최적화된 필드 플레이트 구조를 제안하였다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.13 no.4
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• pp.55-58
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• 2014

The next-generation AlGaN/GaN HEMT power devices need higher power at higher frequencies. To know the device characteristics, the simulation of those devices are made. This paper presents a simulation study on the DC and RF characteristics of AlGaN/GaN HEMT power devices. According to the reduction of gate length from $2.0{\mu}m$ to $0.1{\mu}m$, the simulation results show that the drain current at zero gate voltage increases, the gate capacitance decreases, and the maximum transconductance increases, and thus the cutoff frequency and the maximum oscillation frequency increase. The maximum oscillation frequency maintains higher than the cutoff frequency, which means that the devices are useful for power devices at very high frequencies.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.47 no.10
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• pp.23-28
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• 2010

In this paper, we investigated the polarization effects on the electrical and structural characteristics of AlGaN/GaN HEMT. Both the Al mole-fraction and the barrier thickness of AlGaN, which determine the profiles of a two-dimensional electron gas, were simulated to obtain the optimum HEMT structure affecting the polarization effect. As a results, we found that the amount of bound sheet charges was increased by 16% and the maximum drain current density ($I_D$,max) was increased by more than 37%, while AI mole fractions are changed from 0.3 to 0.4. We also observed a 37% improvement in maximum drain current density ($I_D$,max) by increasing AIGaN layer thickness from 17 to 38 nm. However when AlGaN layer thickness reached the critical thickness, DC characteristics were dramatically lowered due to 'bulk' relaxation in AlGaN layer.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.76-76
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• 2008

갈륨-질화물(GaN) 기반의 고속전자이동도 트랜지스터(high electron mobility transistor, HEMT)는 최근 마이크로파 또는 밀리미터파 등의 고주파 대역의 통신시스템에 널리 사용되는 전자소자이자, 차세대 고주파용 전력 소자로 각광받고 있다. AlGaN/GaN HEMT에서 AlGaN층과 GaN층의 이종접합 구조(heterostructure)는 두 물질 간의 큰 전도대의 불연속성으로 인해 발생하는 이차원 전자가스(two-dimensional electron gas, 2DEG) 채널을 이용하여 높은 전자이동도, 높은 항복전압 및 우수한 고출력 특성을 얻는 것이 가능하다. 그러나 이린 이론적인 우수한 특성에도 불구하고 실제 AlGaN/GaN HEMT 소자에서는 AlGaN 표면과 AlGaN과 GaN 층 사이 접합면, AlGaN과 GaN 벌크층에 존재하는 트랩의 영향으로 이론보다 낮은 DC 출력 특성을 갖는다. 본 논문에서는 표면, 접합면, 벌크 층에 존재하는 트랩들을 각각의 존재 유무에 따라 시뮬레이션 함으로써 각각의 트랩이 DC 특성에 미치는 영향에 대해서 알아본다. 또한 소스와 게이트, 드레인과 게이트간의 거리에 따라 표면 트랩에 따른 영향과 AlGaN층과 GaN 층의 두께를 변화시켜가면서 각 층의 두께에 따라 벌크 트랩이 DC 특성에 미치는 영향을 알아보았다. 본 논문에서 트랩에 따른 특성의 파악을 위해서 $ATLAS^{TM}$를 이용하여 전산모사 하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.48 no.4
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• pp.511-514
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• 2010

Perfluorinated polymer($Cytop^{TM}$) was deposited on selective area of AlGaN/GaN HEMT structure using low cost and simple spin-coating method, and the electrical characteristics of the device was analyzed for application of passivation layer on semiconductors. Gate lag measurement results of $Cytop^{TM}$ passivated and unpassivated HEMT were compared. Passivated device shows improved 65 % pulsed drain current of dc mode value. Rf measurements were also performed. $Cytop^{TM}$ passivated HEMT have similar rf performance to PECVD grown $Si_3N_4$ passivated device. $Cytop^{TM}$ passivation layer may play an important role in mitigating surface state trapping in the region between gate and drain.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.145-145
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• 2008

갈륨-질화물(GaN) 기반의 고속전자이동도 트랜지스터(high electron mobility transistor, HEMT)는 최근 마이크로파 또는 밀리미터파 등의 차세대 고주파용 전력소자로 각광받고 있다. AlGaN/GaN HEMT는 이종접합구조(heterostructure) 로부터 발생하는 이차원 전자가스(two-dimensional electron gas, 2DEG) 채널을 이용하여 높은 전자 이동도, 높은 항복전압 및 우수한 고출력 특성을 얻는 것이 가능하다. AlGaN/GaN HEMT에서 ohmic 전극 부분과 채널이 형성되는 부분과의 거리에 의한 저항의 성분을 줄이고 전자의 터널링의 확률을 증가시키기 위해서 recess된 구조가 많이 사용되고 있다. 그러나 이 구조에서는 recess된 소스와 드레인에 의해 AlGaN층의 제거로 AlGaN층의 두께에 영향을 미치며 그에 따라 채널에 생성되는 전자의 농도를 변화시키게 된다. 본 논문에서는 소스와 드레인의 Trench 구조를 제안하였다. ohmic 전극 부분과 채널간의 거리의 감소로 특성을 향상시켜서 recess 구조의 장점이 유지된다. 그리고 recess되는 소스와 드레인 영역에서 AlGaN층을 전체적으로 제거하는 것이 아니고 Trench 즉 일부분만 제거하면서 AlGaN층의 두께의 변화에 따른 문제점도 줄일 수 있다. 따라서 이러한 전극 부분을 Trench구조화 시킨 AlGaN/GaN HEMT의 DC특성을 $ATLAS^{TM}$를 이용하여 전산모사하고 최적화된 구조를 제안하였다.