Abstract
In this paper, in order to derive the two-dimensional field effect of n-InAlAs/InGaAs HEMTs, we suggested analytical model by solving the two-dimensional Poisson's equation in both InAlAs and InGaAs regions by taking into account the longitudinal field variation, field-dependent mobility, and the continuity condition of the channel current flowing within the quantum well shaped channel. Derived expressions for long and short channel devices would be applicable to the entire operating regions in a unified manner. Simulation results show that the drain saturation current increases and the threshold voltage decreases as drain voltage increases. Compared with the conventional model, the present model may offer more reasonable explanation for the drain-induced threshold voltage roll-off, the Early effect, and the channel length modulation effect. Furthermore, it is expected that the proposed model would provide more reasonable theoretical basis for analyzing various long and short channel InAlAs/InGaAs HEMT devices.
본 논문에서는 2차원 Poisson 방정식의 풀이에 의한 submicron 급 단 채널 n-InAlAs/InGaAs HEMT의 전류-전압 특성 도출에 관한 해석적 모델을 제안하였다. InAlAs 및 InGaAs층 내에서 2차원 Poisson 방정식의 해법으로 2차원적 전위 변화를 채널 전류의 연속조건과 consistent하게 도출하기 위해서 InGaAs 영역에 형성된 양자우물 형태의 채널을 통해 흐르는 전자에 대한 전계-의존 이동도를 고려하였다. 도출된 표현식은 동작 전압 전 구간의 영역과 장/단 채널 소자에 대하여 일괄적으로 적용될 수 있을 것으로 보이며, 본 논문에서 제안한 단 채널 n-InAlAs/InGaAs HEMT의 2차원 전계 효과에 대한 해석적 모델은 기존의 모델에서 submicron 대의 짧은 채널 길이일 때 정확도가 저하되거나 Early 효과에 대한 설명이 미흡한 것에 비해 드레인 전압의 증가에 따른 드레인 포화 전류의 증가 및 문턱전압의 감소 현상 등을 보다 물리적으로 적절히 설명할 수 있음을 보이고 있다.