초고주파 고출력 Gallium Nitride 전자소자의 기술동향 및 발전방향

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.