• Journal of IKEEE
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• v.11 no.4
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• pp.152-157
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• 2007

AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs) were fabricated and the effect of ${N_2}O$ plasma on the electrical characteristics of the devices was investigated. The HEMT exposed to ${N_2}O$ plasma formed by 40 W of RF power in a chamber with pressure of 20 mTorr at a temperature of $200^{\circ}C$, exhibited a reduction of gate leakage current from 246 nA to 1.2 pA by 10 seconds treatment. The current between the two isolated active regions reduced from 3 uA to 7 nA and the sheet resistance of the active layer was lowered also. The variations of electrical characteristics for HEMT were occurred within a short time expose of 10 seconds and the successive expose did not influence on the improvements of gate leakage characteristics and conductivity of the active region. The reduced leakage current level was not varied by successive $SiO_2$ deposition and its removal. The transconductnace and drain current of AlGaN/GaN HEMTs were increased also by the expose to the ${N_2}O$ plasma.

• 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.

• 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.

• 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.

• Journal of IKEEE
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• v.25 no.3
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• pp.511-516
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• 2021

The electrical characteristics of AlGaN/GaN/HEMT and MOSHFETs with NiO were studied. The threshold voltage of NiO MOSHFET revealed positive shift of +1.03 V than the -3.79 V of HEMT and negative shift of -1.73 V for SiO₂ MOSHFET. Also, NiO MOSHFET showed better linearity in drain current corresponding to gate voltage and higher transconductance at positive gate voltage than the others. The response of gate pulse with base voltage of -5 V was different for both transistors as HEMT showed 20 % drain current decrease at the frequency range of 0.1 Hz~10 Hz and NiO MOSHFET decreased continuously above 10 Hz.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.15 no.8
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• pp.752-758
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• 2004

This paper reports on the DC and RF characteristics of AlGaN/InGaN/GaN high electron-mobility transistors (HEMTs) grown by molecular beau epitaxy(MBE) on sapphire substrates. The devices with a 0.5 ${\mu}$m gate-length exhibited relatively flat transconductance(g$\_$m/), which results from the enhanced carrier confinement of the InGaN channel. The maximum drain current was 880 mA/mm with a peak g$\_$m/ of 156 mS/mm, an f$\_$T/ of 17.3 GHz, and an f$\_$MAX/ or 28.7 GHz. In addition to promising DC and RF results, pulsed I-V and current-switching measurements showed little dispersion in the unpassivated AlGaN/InGaN HEMTs. These results suggest that the addition of In to the GaN channel improves the electron transport characteristics as well as suppressing current collapse that is related to the surface trap states.

• Journal of IKEEE
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• v.22 no.2
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• pp.344-349
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• 2018

Low temperature variation of electrical characteristics for AlGaN/GaN/HEMT was studied. To investigate the effect of temperatures, transistor was cool down to $-178^{\circ}C$ and electrical characteristics were measured. The drain current density of an AlGaN/GaN HEMT with a gate length of $2{\mu}m$ was increased from 264 mA/mm to 388 mA/mm and the maximum transconductance was increased from 105 mS/mm to 134 mS/mm by decreasing the temperature to $-108^{\circ}C$. Also, the threshold voltage was shifted -0.39 V with the temperature. The reason for the variations was seemed to the reduced channel resistance corresponding to the temperature. However, most of the variation of the electrical characteristics takes places above $-108^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.151-151
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• 2008

갈륨-질화물(GaN) 기반의 고속전자이동도 트랜지스터(high electron mobility transistor, HEMT)는 마이크로파 또는 밀리미터파 등과 같은 고주파 대역의 통신시스템에 널리 사용되는 전자소자로 각광받고 있다. GaN HEMT는 AlGaN/GaN 또는 AlGaN/InGaN/GaN 등과 같은 이종접합구조(heterostructure)로부터 발생하는 이차원 전자가스(two-dimensional electron gas, 2DEG) 채널을 이용하여 캐리어 구속효과(carrier confinement) 및 이동도의 향상이 가능하다. 또한 높은 2DEG 채널의 면밀도(sheet concentration) 와 전자의 포화 속도(saturation velocity)를 바탕으로 고출력 동작이 가능하여 차세대 이동통신용 전력 증폭기로 주목받고 있다. 그러나 이론적으로 우수한 특성과 달리, 실제 소자에서는 epi 성장시의 결함이나 전위, 표면 상태에 따른 2DEG 감소 등의 영향으로 이론보다 높은 누설 전류와 낮은 항복 전압 특성을 가진다. 특히, 기존의 GaN HEMT 구조에서는 Drain-Side Gate Edge에서의 전계 집중이 항복 전압 특성에 미치는 영향이 크다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 Trapezoidal Gate구조를 이용하여 Drain 방향의 Gate Edge가 완만히 변하는 구조를 제안하였다. 이를 위해 $ATLAS^{TM}$ 전산모사 프로그램을 이용하여 Trapezoidal Gate 구조를 구현하여 형태에 따른 전류-전압 특성 및 소자의 스위칭 특성 및 Gate 아래 채널층에 형성되는 Electric Field의 분산을 조사하고, 이를 바탕으로 고속 동작 및 높은 항복 전압을 갖는 AlGaN/GaN HEMT의 최적화된 구조를 제안하였다. 새로운 구조의 Gate를 적용한 AlGaN/GaN HEMT는 Gate edge에서의 전계를 분산시켜 피크 값이 감소되는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.324-325
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• 2018

본 논문에서는 GaN(Gallium Nitride) HEMT를 적용한 300W급 자기유도 방식 무선전력전송 시스템을 설계 및 구현한다. GaN HEMT의 물성적 특성을 고려하여 무선전력전송 시스템을 설계하며 이를 검증하기 위해 300W급 Prototype 무선전력전송 시스템을 구현하고 Simulation과 실험을 통해 논문에서 제시한 설계과정의 타당성을 검증한다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.26 no.2
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• pp.165-170
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• 2015

In this paper, we present design and measurement of LNA(Low Noise Amplifier) based on GaN HEMT(Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor) to reduce the total noise figure of radar receiver and for robustness of LNA. In radar receiver using LNA based on GaAs(Gallium Arsenide) technology, limiter is necessary at the very front of the radar receiver to protect LNA. As a result, total noise figure of radar receiver is deteriorated. In this research, measured noise figure of LNA based on GaN HEMT is below 2 dB. In the case of commercialized GaAs LNA, recommended maximum input power is about 30 dBm. On the other hand, GaN HEMT LNA which is designed and measured is burned-out when input power is 43 dBm and robustness is guaranteed at input power 45.4 dBm.