• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권8호
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• pp.42-47
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• 2000

분자선결정성장법을 이용하여 자기구성 양자점들을 high electron mobility transistor (HEMT)의 체널 영역에 삽입하여, 양자점내의 inter-subband transition을 이용한 전파장 적외선 수광소자를 제작하였다. 제작된 소자는 180 K 이상의 온도에서 InAs 양자점의 전자에 대한 강한 구속력으로 인해 낮은 암전류 특성을 보이며 7${\mu}m$에서 11${\mu}m$까지의 넓은 수광영역을 나타내었다. 9.4${\mu}m$에서 peak 광전류가 검출되었으며 이때의 검출율은 $1.93{\times}10^{10}cmHz^{1/2}/W$ 였다. 장파장 적외선 검출에 따른 광전류는 가해진 전압에 대하여 전계효과트랜지스터와 같은 전류-전압 특성을 가지며, 인가된 전압이 증가함에 따라 증가된 암전류에 의하여 광전류가 감소하는 특성을 보여주고 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.152-157
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• 2007

본 연구에서는 AlGaN/GaN HEMT (High electron mobility transistor)를 제작하고 20 mTorr의 챔버 압력과 15 sccm의 ${N_2}O$ 유량, 40 W의 RF 전력의 조건으로 원거리에서 형성된 플라즈마로 소스와 드레인 영역을 10초${\sim}$120초 동안 처리하여 HEMT의 전기적 특성을 관찰하였다. 상온에서 ${N_2}O$ 플라즈마에 처리한 경우 HEMT의 특성이 변화하지 않았으나 $200^{\circ}C$의 온도에서 10초 동안 처리한 경우 게이트 길이가 1um, 소스와 드레인 사이의 거리가 4um인 HEMT의 게이트 누설전류가 246 nA로부터 1.2 pA로 크게 감소하였다. 또한 25 um 떨어진 200um 폭의 두 활성층 사이 누설전류가 3 uA로부터 7 nA로 감소하였으며 720 ${\Omega}/{\box}$의 활성층의 면저항을 608 ${\Omega}/{\box}$로 감소시켜 도전율의 증가를 나타내기도 하였다. ${N_2}O$ 플라즈마의 처리에 의한 전기적 특성 개선은 10초 이내의 짧은 시간 동안 이루어지며 더 이상의 처리는 누설전류 특성 개선에 도움이 되지 않았다. 또한 ${N_2}O$ 플라즈마 처리로 개선된 특성은 $SiO_2$의 증착과 식각 후에도 개선된 특성이 유지되었다. ${N_2}O$ 플라즈마의 처리는 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스와 드레인 전류의 증가, 드레인 전류의 차단특성의 개선에도 기여하여 고품위의 AlGaN/GaN HEMT 제작에 효과적으로 이용될 수 있음이 확인되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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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.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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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.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제49권10호
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• pp.564-569
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• 2000

This paper analyzed single AlGaAs/GaAa heterojunction energy band structures by solving Schr dinger's equation and Poisson's equation self-consistently. Four different concentrations, positively ionized donors, holes in the valence band, free electrons in the conduction band and 2DEG are taken into account for the whole system. 2DEG from both of the structures are obtained and compared with the date available in the literatures. Differential capacitances are also calculated from the concentration profiles obtained to prove the validity of the single AlGaAs/GaAs system. Finally, theoretical predictions for both of 2DEGs and the capacitances show good agreement with the experimental data referred in this study. It has only an error of les than 10 percent.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.165-170
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• 2015

본 논문에서는 GaAs 기반 저잡음 증폭기가 사용되고 있는 레이더 수신기의 잡음지수를 낮추고, 저잡음 증폭기의 강인성(robustness)을 위하여 GaN HEMT 기반의 저잡음 증폭기를 설계하고 측정하였다. GaAs 기반의 저잡음 증폭기를 사용하는 레이더 수신기의 경우, 맨 앞단에 저잡음 증폭기를 보호하기 위한 리미터(limiter)가 필요하고, 이는 레이더 수신기 전체 잡음지수를 나빠지게 한다. 본 연구에서 측정한 GaN 기반 저잡음 증폭기의 잡음지수는 2 dB 이하로 측정되었다. 상용화된 GaAs 기반 저잡음 증폭기의 경우, 최대 입력 전력은 약 30 dBm인 반면 본 연구에서는 입력 전력이 43 dBm일 때 소자가 번아웃(burn-out)되었고, 전류 제한 모드로 동작시킬 경우 45.4 dBm에서도 강인성이 보장되었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권9호
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• pp.783-789
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• 2015

본 논문에서는 long term evolution(LTE) 통신을 위한 2.6 GHz 대역에서 동작하는 고효율 Doherty 전력증폭기를 설계하였다. 2차 및 3차 고조파 임피던스를 조정하기 위한 간단한 구조의 정합 네트워크를 통해 전력증폭기의 고효율 동작을 달성하였다. Doherty 전력증폭기는 다양한 측면에서 장점을 갖는 GaN-HEMT 소자를 이용하여 제작되었으며, 10 MHz의 대역폭 및 6.5 dB 첨두 전력 대 평균 전력비(PAPR)의 특성을 갖는 LTE downlink 신호를 이용하여 측정되었다. 평균 전력 33.4 dBm에서 13.1 dB의 전력 이득, 57.6 %의 전력부가효율(PAE) 및 -25.7 dBc의 인접채널누설비(ACLR) 특성을 갖는다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제41권12호
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• pp.7-12
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• 2004

본 논문에서는 0.1 $\mum$ InGaAs/InAlAs/GaAs Metamorphic HEMT (High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 DC~45 GHz 대역의 광대역 MIMIC(Millimeter-wave Monolithic Integrated Circuit) 분산 증폭기를 설계 및 제작하였다. MIMIC 증폭기의 제작을 위해 Metamorphic HEMT(MHEMT)를 설계 및 제작하였으며, 제작된 MHEMT는 드레인 전류 밀도 442 mA/mm, 최대 전달컨덕턴스(Gm)는 409 mS/mm를 얻었다. RF 특성으로 fT는 140 GHz fmax는 447 GHz의 양호한 성능을 나타내었다. 광대역 MIMIC 분산 증폭기의 설계를 위해 MHEMT의 소신호 모델과 CPW 라이브러리를 구축하였으며, 이를 이용하여 MIMIC 분산 증폭기를 설계하였다. 설계된 분산 증폭기는 본 연구에서 개발된 MHEMT MIMIC 공정을 이용하여 제작하였으며, MIMIC 분산 증폭기의 측정결과, DC ~ 45 GHz대역에서 6 dB 이상의 S21 이득을 얻었으며, 입력반사 계수는 45 GHz에서 -10 dB, 출력반사계수는 -7 dB의 특성을 나타내었다. 제작된 분산 증폭기의 칩 크기는 2.0 mm$\times$l.2 mm다.

• 센서학회지
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• 제30권6호
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• pp.436-440
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• 2021

The impact of the gate length (L_g) on the DC and high-frequency characteristics of indium-rich In_0.8Ga_0.2As channel high-electron mobility transistors (HEMTs) on a 3-inch InP substrate was inverstigated. HEMTs with a source-to-drain spacing (L_SD) of 0.8 ㎛ with different values of L_g ranging from 1 ㎛ to 19 nm were fabricated, and their DC and RF responses were measured and analyzed in detail. In addition, a T-shaped gate with a gate stem height as high as 200 nm was utilized to minimize the parasitic gate capacitance during device fabrication. The threshold voltage (V_T) roll-off behavior against L_g was observed clearly, and the maximum transconductance (g_{m_max}) improved as L_g scaled down to 19 nm. In particular, the device with an L_g of 19 nm with an L_SD of 0.8 mm exhibited an excellent combination of DC and RF characteristics, such as a g_{m_max} of 2.5 mS/㎛, On resistance (R_ON) of 261 Ω·㎛, current-gain cutoff frequency (f_T) of 738 GHz, and maximum oscillation frequency (f_max) of 492 GHz. The results indicate that the reduction of L_g to 19 nm improves the DC and RF characteristics of InGaAs HEMTs, and a possible increase in the parasitic capacitance component, associated with T-shap, remains negligible in the device architecture.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제12권8호
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• pp.10-17
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• 1999

본 논문에서는 최근 초고주파영역에서 우수한 고출력 특성을 갖는 것으로 알려진 AlGaN-GaN high-electron mobility transistor(HEMT's)의 최근 기술동향과 함께 응용가능성 및 한계에 대하여 검토하였다. GaN는 약 3.4eV 정도의 큰 밴드갭을 갖는 까닭에 200V 이상의 높은 항복전압을 갖는다. 또한 AlGaN와 이종접합을 형성하는 경우 piezoelectric field에 의하여 1$\times$10\ulcornercm\ulcorner 이상의 높은 밀도의 2DEG(two-dimensional electron gas)의 형성이 가능하고, 상온 전자이동도가 1,200$\textrm{cm}^2$/V-s 이상으로서 초고주파 고출력 전자소자의 구현에 필요한 물성을 갖추고 있다. 현재 cutoff frequency fT가 60GHz이상, maximum frequency fmax가 150GHz 이상의 소자가 개발되었으며, 3W/cm 이상의 cw(continuous wave) 전력밀도가 보고된바 있다. 또한 열전도도가 큰 새로운 기판이 개발되고, heat dissipation을 개선하기 위한 새로운 소자구조가 개발됨에 따라 보다 높은 전력밀도를 갖는 단위소자 또는 MMIC(monolithic microwave integrated circuits)의 구현가능성이 높아지고 있다.