• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권6호
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• pp.617-621
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• 2013

This study examined the effect of electron-beam (E-beam) irradiation on the electrical properties of n-GaN, AlGaN and AlGN/GaN structures on sapphire substrates. E-beam irradiation resulted in a significant decrease in the gate leakage current of the n-GaN, AlGaN and HEMT structure from $4.0{\times}10^{-4}A$, $6.5{\times}10^{-5}A$, $2.7{\times}10^{-8}A$ to $7.7{\times}10^{-5}A$, $7.7{\times}10^{-6}A$, $4.7{\times}10^{-9}A$, respectively, at a drain voltage of -10V. Furthermore, we also investigated the effect of E-beam irradiation on the AlGaN surface in AlGaN/GaN heterostructure high electron mobility transistors(HEMTs). The results showed that the maximum drain current density of the AlGaN/GaN HEMTs with E-beam irradiation was greatly improved, when compared to that of the AlGaN/GaN HEMTs without E-beam irradiation. These results strongly suggest that E-beam irradiation is a promising method to reduce leakage current of AlGaN/GaN HEMTs on sapphire through the neutralization the trap.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.752-758
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• 2004

본 논문에서는 MBE로 성장한 AlGaN/InGaN/GaN 에피층으로 제작된 GaN HEMTs의 특성을 분석하였다. 게이트 전극 길이가 0.5 $\mu$m로 제작된 소자는 비교적 평탄한 전류 전달 특성을 나타내었으며 최대 전류 880 mA/mm, 최대 전달정수 156 mS/mm, 그리고 $f_{r}$와 $f_{MAX}$는 각각 17.3 GHz와 28.7 GHz가 측정되었다. 또한 표면 처리되지 않은 AlGaN/InGaN/HEMT의 경우 기존의 AlGaN/GaN HEMT와는 달리 펄스 전류 동작 상태에서 전류 와해 현상(current collapse)이 발생하지 않음이 확인되었다. 이 연구 결과는 InGaN를 채널층으로 사용할 경우 표면에 존재하는 트랩에 의한 전류 와해 현상이 발생하지 않는 고성능, 고출력의 GaN HEMT를 제작할 수 있음을 보여준다....

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.272-278
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• 2007

본 논문에서는 최근 고출력 및 고온 분야의 반도체 분야에 널리 이용되고 있는 AlGaN/GaN 고 전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistor, HEMT) 에 대해 DC (direct current) 특성과 열 특성을 기판을 달리하며 시뮬레이션을 수행하였다. 일반적으로 HEMT 소자의 전자 이동도 및 열전도 특성은 기판의 영향이 그 특성을 크게 좌우한다. 이러한 문제점으로 인해 GaN 기반의 HEMT 소자의 기판에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서, 일반적인 Drift-Diffusion 모델과 열 모델을 이용하여 Si, sapphire, SiC (silicon carbide)으로 각각 기판을 변화시키며 시뮬레이션을 하였다. 열 모델 시뮬레이션은 온도를 각각 300, 400, 500K로 변화시키며 그 결과를 비교, 해석 하였다. 전류-전압 (I-V) 특성을 T= 300 K, $V_{GS}$=1 V의 조건에서 시뮬레이션 한 결과, 드레인 포화전류 ($I_{D,max}$)의 값과 sapphire 기판은 189 mA/mm, SiC 기판은 293 mA/mm, Si 기판은 258 mA/mm 를 나타내었다. 또한 T= 500 K에서 최대 전달컨덕턴스($G_{m,max}$)는 각각 38, 50, 31 mS/mm 를 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.292-292
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• 2014

Wide band gap semiconductors, such as III-nitrides (GaN, AlN, InN, and their alloys), SiC, and diamond are expected to play an important role in the next-generation electronic devices. Specifically, GaN-based high electron mobility transistors (HEMTs) have been targeted for high power, high frequency, and high temperature operation electronic devices for mobile communication systems, radars, and power electronics because of their high critical breakdown fields, high saturation velocities, and high thermal conductivities. For the stable operation, high power, high frequency and high breakdown voltage and high current density, the fabrication methods have to be optimized with considerable attention. In this study, low ohmic contact resistance and smooth surface morphology to AlGaN/GaN on 2 inch c-plane sapphire substrate has been obtained with stepwise annealing at three different temperatures. The metallization was performed under deposition of a composite metal layer of Ti/Al/Ni/Au with thickness. After multi-layer metal stacking, rapid thermal annealing (RTA) process was applied with stepwise annealing temperature program profile. As results, we obtained a minimum specific contact resistance of $1.6{\times}10^{-7}{\Omega}cm2$.

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.705-711
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• 2003

본 연구에서는 고출력 소자로서 각광받고 있는 AlGaN/GaN HEMT 2$\times$100 $\mu\textrm{m}$ 소자(사파이어 기판)에 대해 열 효과가 포함된 대신호 모델링을 수행하였다. 완성된 대신호 모델을 이용하여 9 mm, 15 mm 사이즈 소자로의 스케일링을 통해 전력증폭기를 설계하였으며 제작된 결과와 비교, 해석하였다. 대신호 모델링은 수렴성과 해석 속도면에서 탁월한 장점을 갖는 수식 기반의 경험적 방법을 사용하였다. Pulsed I-V 측정을 통하여 열모델의 가장 중요한 파라미터인 열 시상수 및 열 저항을 추출하였으며 이를 통하여 완벽한 열 모델 제작이 가능하였다. 제작된 전력증폭기 모듈의 측정결과와 비교를 통하여 본 연구에서 제안된 열 모델이 매우 정확함을 확인할 수 있으며 전력증폭기와 같이 큰 사이즈의 소자를 사용해야 하는 회로의 경우에는 열 효과가 포함된 모델을 사용하여 더욱 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.420-420
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• 2013

We investigated oxygen plasma effect on defect states near the interface of AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT) structure grown on a silicon substrate. After the plasma treatment, electrical properties were evaluated using a frequency dependant Capacitance-Voltage (C-V) and a temperature dependant C-V measurements, and a deep level transient spectroscopy (DLTS) method to study the change of defect densities. In the depth profile resulted from the temperature dependant C-V, a sudden decrease in the carrier concentration for two-dimensional electron gas (2DEG) nearby 250 K was observed. In C-V measurement, the interface states were improved in case of the oxygen-plasma treated samples, whereas the interface was degraded in case of the nitrogen-plasma treated sample. In the DLTS measurement, it was observed the two kinds of defects well known in AlGaN/GaN structure grown on sapphire substrate, which have the activation energies of 0.15 eV, 0.25 eV below the conduction band. We speculate that this defect state in AlGaN/GaN on the silicon substrate is caused from the decrease in 2DEG's carrier concentrations. We compared the various DLTS signals with filling pulse times to identify the characteristics of the newly found defect. In the filling pulse time range under the 80 us, the activation energies changed as the potential barrier model. On the other hand, in the filling pulse time range above the 80 us, the activation energies changed as the extended potential model. Therefore, we suggest that the found defect in the AlGaN/GaN/Si structure could be the extended defect related with AlGa/N/GaN interface states.