• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권6호
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• pp.1-6
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• 2010

본 논문에서는 고출력 고이득 특성을 갖는 고전자이동도 트랜지스터 (high-electron mobility transistor, HEMT)를 구현하기 위하여 계단형 구조의 게이트 전극을 갖는 AlGaN/GaN HEMT를 제안하였고, 소자의 DC 특성의 향상 가능성을 확인하기 위하여 단일 게이트 전극을 갖는 HEMT 및 field-plate 구조의 게이트 전극을 갖는 HEMT 소자와의 특성을 비교 분석하였다. 상용 시뮬레이터를 통해 시뮬레이션 결과, 본 연구에서 제안한 계단형 구조의 게이트 전극을 갖는 AlGaN/GaN HEMT는 드레인 전압의 인가 시, 소자의 내부에서 발생하는 전계가 단일 게이트 전극을 갖는 HEMT에 비해 약 70% 정도 감소하는 특성을 갖는 것을 확인하였고, 전달이득 (transconductance, $g_m$) 특성 역시 단일 게이트 전극구조의 HEMT나 field-plate 구조를 삽입한 HEMT에 비해 약 11.4% 정도 향상된 우수한 DC 특성을 갖는 것을 확인하였다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권5호
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• pp.1157-1162
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• 2013

We proposed AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors (HEMTs) using thermal oxidation for NiOx passivation. Auger electron spectroscopy, secondary ion mass spectroscopy, and pulsed I-V were used to study oxidation features. The oxidation process diffused Ni and O into the AlGaN barrier and formed NiOx on the surface. The breakdown voltage of the proposed device was 1520 V while that of the conventional device was 300 V. The gate leakage current of the proposed device was 3.5 ${\mu}A/mm$ and that of the conventional device was 1116.7 ${\mu}A/mm$. The conventional device exhibited similar current in the gate-and-drain-pulsed I-V and its drain-pulsed counterpart. The gate-and-drain-pulsed current of the proposed device was about 56 % of the drain-pulsed current. This indicated that the oxidation process may form deep states having a low emission current, which then suppresses the leakage current. Our results suggest that the proposed process is suitable for achieving high breakdown voltages in the GaN-based devices.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.217-221
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• 2011

GaAs 나 InP 기반의 HEMT(High Electron Mobility Transistor)들은 우수한 마이크로파 및 밀리미터파 주파수 특성 및 이에 따른 우수한 저잡음 특성을 가지고 있다. GaAs 기반 MHEMT(Metamorphic HEMT)는 InP 기반의 HEMT에 비해 비용 측면에서 커다란 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 마이크로파 및 밀리미터파 응용 시스템에 필수적인 MHEMT의 RF 특성을 예측 평가하기 위하여 MHEMT의 RF 소신호 특성 회로를 시뮬레이션하고 분석하였다. 본 논문에서의 시뮬레이션을 통한 RF 소신호 주파수 분석은 MHEMT를 이용한 밀리미터파 응용 시스템 설계에 도움을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• ETRI Journal
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• 제31권3호
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• pp.342-344
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• 2009

From a hydrodynamic device simulation for the pseudomorphic high electron mobility transistors (pHEMTs), we observe an increase of maximum extrinsic transconductance and a decrease of source-drain capacitances. This gives rise to an enhancement of the switching speed and isolation characteristics as the upper-to-lower planar-doping ratios (UTLPDR) increase. On the basis of simulation results, we fabricate single-pole-double-throw transmitter/receiver monolithic microwave integrated circuit (MMIC) switches with the pHEMTs of two different UTLPDRs (4:1 and 1:2). The MMIC switch with a 4:1 UTLPDR shows about 2.9 dB higher isolation and approximately 2.5 times faster switching speed than those with a 1:2 UTLPDR.

• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.65-66
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• 2006

AIGaN/GaN 고전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistors, HEMTs)는 와이드 밴드-갭과 높은 항복 전계 및 우수한 채널 특성으로 인해 마이크로파 응용분야와 전력용 반도체에서 각광받고 있다. 최근, 전력 응용분야에서 요구되는 높은 항복 전압과 출력, 우수한 주파수 특성을 획득하기 인해 이중 게이트 AIGaN/GaN HEHTs에 관한 연구가 발표되고 있다. 본 논문에서는 AIGaN/GaN HEMTs에 이중 게이트를 적용하여, 두 개의 게이트와 드레인, 소스의 누설 전류를 각각 측정하여 이중 게이트 AIGaN/GaN HEMTS의 누설 전류 메커니즘을 분석하였다. 또한 제안된 소자의 $SiO_2$ 패시베이션 전 후의 누설 전류 특성을 비교하였다. $SiO_2 $ 패시베이션되지 않은 소자의 누설 전류는 드레인, 소스와 추가 게이트로부터 주 게이트로 흐른 반면, 패시베이션 된 소자 누설 전류는 드레인으로부터 주 게이트 방향의 누설 전류만 존재하였다. $SiO_2$ 패시베이션 된 소자의 누설 전류는 (87.31 nA ) 패시베이션 되지 않은 소자의 누설 전류 ( $8.54{\mu}A$ )에 비해 의게 감소하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권6호
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• pp.1489-1498
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• 2015

Gallium nitride (GaN)-based power switching devices, such as high-electron-mobility transistors (HEMT), provide significant performance improvements in terms of faster switching speed, zero reverse recovery, and lower on-state resistance compared with conventional silicon (Si) metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFET). These benefits of GaN HEMTs further lead to low loss, high switching frequency, and high power density converters. Through simulation and experimentation, this research thoroughly contributes to the understanding of performance characterization including the efficiency, loss distribution, and thermal behavior of a 160-W GaN-based synchronous boost converter under various output voltage, load current, and switching frequency operations, as compared with the state-of-the-art Si technology. Original suggestions on design considerations to optimize the GaN converter performance are also provided.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1999년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.295-298
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• 1999

AlGaAs/InGaAs power P-HEMTS (Pseudo-morphic High Electron Mobility Transistors) with 1.0-${\mu}{\textrm}{m}$ gate length for PCS applications have been fabricated. We adopted single heterojunction P-HEMT structure with two Si-delta doped layer to obtain higher current density. It exhibits a maximum current density of 512㎃/mm, an extrinsic transconductance of 259mS/mm, and a gate to drain breakdown voltage of 12.0V, respectively. The device exhibits a power density of 657㎽/mm, a maximum power added efficiency of 42.1%, a linear power gain of 9.85㏈ respectively at a drain bias of 6.0V, gate bias of 0.6V and an operation frequency of 1.765㎓.

• 한국전자파학회논문지
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• 제17권7호
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• pp.659-664
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• 2006

본 논문에서는 $0.12{\mu}m$ 게이트 전극을 가진 metamorphic InAIAs/InGaAs high electron-mobility transistors (mHEMT)를 이용하여 제작된 60 GHz push-push 발진기의 특성을 고찰하였다. 전극 길이가 $0.12{\mu}m$ 인 mHEMT는 700 mA/mm의 최대 전류, 600 mS/mm의 최대 전달정수, 170 GHz $f_T$, 그리고 300 GHz 이상의 $f_{MAX}$ 등 우수한 특성을 나타내었다. 두 개의 $6{\times}50{\mu}m$ 크기를 가지는 mHEMT 를 이용하여 제작된 발진기는 59.5 GHz 에서 6.3 dBm의 출력 전력과 -35 dBc 이상의 기저 주파수 억압도를 나타내었다. 페이즈 노이즈 (phase noise)는 발진 주파수의 1 MHz 오프셋에서 -81.2 dBc/Hz 의 특성을 나타내었다. 본 연구 결과는 60 GHz 대역에서 mHEMT를 이용하여 제작된 push-push 발진기로는 최대 출력을 나타낸 결과이며, 이 연구 결과는 상용화와 저가격에 InP HEMT 보다 유리한 mHEMT를 이용하여 고출력 발진기 특성을 얻을 수 있음을 보여준다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.62-62
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• 2015

In this study, we study the effects of CF4 plasma treatment on the characteristics of enhancement mode (E-mode) AlGaN/GaN high electron mobility transistors (HEMTs). The CF4 plasma is generated by inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE) system. The CF4 gas is decomposed into fluorine ions by ICP-RIE and then fluorine ions will effect the AlGaN/GaN interface to inhibit the electron transport of two dimension electron gas (2DEG) and increase channel resistance. The CF4 plasma method neither like the recessed type which have to utilize Cl2/BCl3 to etch semiconductor layer nor ion implantation needed high power to implant ions into semiconductor. Both of techniques will cause semiconductor damage. In the experiment, the CF4 treatment time are 0, 50, 100, 150, 200 and 250 seconds. It was found that the devices treated 100 seconds showed best electric performance. In order to prove fluorine ions existing and CF4 plasma treatment not etch epitaxial layer, the secondary ion mass spectrometer confirmed fluorine ions truly existing in the sample which treatment time 100 seconds. Moreover, transmission electron microscopy showed that the sample treated time 100 seconds did not have etch phenomena. Atomic layer deposition is used to grow Al2O3 with thickness 10, 20, 30 and 40 nm. In electrical measurement, the device that deposited 20-nm-thickness Al2O3 showed excellent current ability, the forward saturation current of 210 mA/mm, transconductance (gm) of 44.1 mS/mm and threshold voltage of 2.28 V, ION/IOFF reach to 108. As IV concerning the breakdown voltage measurement, all kinds of samples can reach to 1450 V.