• 전기전자학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.511-516
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• 2021

AlGaN/GaN 반도체 위에 금속이 접합된 HEMT와 SiO₂와 NiO를 게이트 층간막으로 갖는 MOSHFET를 제작하고 NiO 박막에 따른 효과와 특성변화의 원인을 연구하였다. HEMT 구조에서 보인 -3.79 V의 문턱전압은 SiO₂를 층간막으로 했을 때 - 5.52 V로 -1.73 V의 음방향 변화를, NiO를 층간막으로 했을 때 -2.76 V로 +1.03 V의 양방향 변화를 나타냈다. 또 NiO MOSFET의 경우 선형성이 증가하여 넓은 범위에 걸쳐 균일한 트랜스컨덕턴스 특성을 나타냈으며 0 V 이상의 게이트 전압에서는 HEMT와 SiO₂ MOSHFET보다 더 높은 값을 보였다. 게이트에 입력된 펄스신호가 -5 V~0 V로 스윙할 때 HEMT의 포화 드레인 전류는 0.1 Hz~10 Hz의 주파수에서 20%의 감소를 보인 뒤 그 값을 유지하였으나, NiO MOSHFET은 10 Hz에서부터 지속적으로 감소하여 서로 다른 응답특성을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.1-5
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• 2011

본 논문에서는 AlGaN/GaN HEMT의 항복 전압 특성 향상을 위해 2차원 소자 시뮬레이터를 통하여 게이트 필드 플레이트 구조를 최적화하였다. 필드플레이트 길이, 절연체 종류, 절연체 두께 변화 등의 세가지 변수를 이용하여 시뮬레이션을 진행하였으며 그에 따른 전기장 분포의 변화와 항복전압 특성을 확인하였다. 필드플레이트 구조를 최적화 시킴으로서 게이트 에지부분과 필드플레이트 에지부분에 집중 되어있던 전기장이 효과적으로 분산된다. 그에 따라 애벌런치 효과가 줄어들게 되어 항복전압 특성이 향상된다. 결론적으로 최적화된 게이트 필드플레이트 구조는 일반적인 구조에 비해 항복특성을 약 300% 이상 향상시킬 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권9호
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• pp.1-5
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• 2011

본 논문에서는 AlGaN/GaN HEMT의 DC 및 RF 특성을 최적화 하기위해서 2차원 소자 시뮬레이터를 이용하여 연구를 진행하였다. 먼저, AlGaN층의 두께, Al mole fraction 의 변화에 따른 2차원 전자가스 채널의 농도변화가 생기는 현상을 바탕으로 DC특성을 분석하였다. 다음 게이트, 소스, 드레인 전극의 크기와 위치 변화에 따른 RF 특성을 분석하였다. 그 결과 Al mole fraction이 0.2몰에서 0.45몰로 증가할수록 전달이득(transconductance, $g_m$) 과 I-V 특성이 향상됨을 확인하였다. 한편 AlGaN층의 두께가 10nm에서 50nm로 증가할수록 I-V특성은 향상되지만 $g_m$은 감소하는것을 확인하였다. RF 특성에서는 게이트 길이가 가장 큰 영향을 미치며 그 길이가 짧을수록 RF특성이 향상되는 것을 확인하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.71-76
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• 2013

본 연구에서는 AlGaN/GaN HEMT (High electron mobility transistor)를 제작하고 채널폭의 감소에 따른 특성의 변화를 고찰하였다. AlGaN/GaN 이종접합구조 기반의 기판 위에 채널의 길이는 $1{\mu}m$, 채널 폭은 각각 $0.5{\sim}9{\mu}m$가 되도록 전자선 리소그라피 방법으로 트랜지스터를 제작하였다. 게이트를 형성하지 않은 상태에서 채널의 면저항을 측정한 결과 sub-${\mu}m$ 크기로 채널폭이 작아짐에 따라 채널의 면저항이 급격히 증가하였으며, 트랜지스터의 문턱전압은 $1.6{\mu}m$와 $9{\mu}m$의 채널폭에서 -2.85 V 이었으며 $0.9{\mu}m$의 채널폭에서 50 mV의 변화, $0.5{\mu}m$에서는 350 mV로 더욱 큰 변화를 보였다. 트랜스컨덕턴스는 250 mS/mm 내외의 값으로부터 sub-${\mu}m$ 채널에서 150 mS/mm로 채널폭에 따라 감소하였다. 또한, 게이트의 역방향 누설전류는 채널폭에 따라 감소하였으나 sub-${\mu}m$ 크기에서는 감소가 둔화되었는데 채널폭이 작아짐에 따라 나타는 이와 같은 일련의 현상들은 AlGaN 층의 strain 감소로 인한 압전분극 감소가 원인이 되는 것으로 사료된다.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권4호
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• pp.722-727
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• 2022

본 논문에서는 0.25 ㎛의 게이트를 갖는 AlGaN/GaN HEMT를 기반으로 개발된 X-대역 전력 증폭기 MMIC의 특성을 기술한다. 개발된 X-대역 전력 증폭기 MMIC는 9 GHz~10 GHz의 주파수 대역에서 21.6 dB 이상의 소신호 이득과 46.11dBm(40.83 W) 이상의 출력 전력을 가진다. 전력 부가 효율 특성은 43.09%~44.47%이며 칩의 크기는 3.6 mm×4.3 mm이다. 출력 전력 밀도는 2.69 W/mm²를 나타내었다. 개발된 AlGaN/GaN 전력 증폭기 MMIC는 다양한 X-대역 레이더 응용에 적용 가능하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제5권4호
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• pp.354-358
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• 2004

본 논문은 HEMT소자의 전류-전압특성을 해석적으로 모델링한 것으로 n-AlGaAs층의 전자농도를 고려하여 Gauss법칙과 비선형 전하제어모델을 이용하여 2DEG의 전자농도를 구하였고, 채널을 부분적으로 2차원적으로 해석하여 포화전압을 도출하였고, 계산된 결과는 n-AlGaAs의 전자농도를 고려하지 않은 결과와 비교하였을 때 비교적 정확한 전류전압특성을 보이고 있다

• 한국전자파학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.705-711
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• 2003

본 연구에서는 고출력 소자로서 각광받고 있는 AlGaN/GaN HEMT 2$\times$100 $\mu\textrm{m}$ 소자(사파이어 기판)에 대해 열 효과가 포함된 대신호 모델링을 수행하였다. 완성된 대신호 모델을 이용하여 9 mm, 15 mm 사이즈 소자로의 스케일링을 통해 전력증폭기를 설계하였으며 제작된 결과와 비교, 해석하였다. 대신호 모델링은 수렴성과 해석 속도면에서 탁월한 장점을 갖는 수식 기반의 경험적 방법을 사용하였다. Pulsed I-V 측정을 통하여 열모델의 가장 중요한 파라미터인 열 시상수 및 열 저항을 추출하였으며 이를 통하여 완벽한 열 모델 제작이 가능하였다. 제작된 전력증폭기 모듈의 측정결과와 비교를 통하여 본 연구에서 제안된 열 모델이 매우 정확함을 확인할 수 있으며 전력증폭기와 같이 큰 사이즈의 소자를 사용해야 하는 회로의 경우에는 열 효과가 포함된 모델을 사용하여 더욱 정확한 모델링 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제13권6호
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• pp.617-621
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• 2013

This study examined the effect of electron-beam (E-beam) irradiation on the electrical properties of n-GaN, AlGaN and AlGN/GaN structures on sapphire substrates. E-beam irradiation resulted in a significant decrease in the gate leakage current of the n-GaN, AlGaN and HEMT structure from $4.0{\times}10^{-4}A$, $6.5{\times}10^{-5}A$, $2.7{\times}10^{-8}A$ to $7.7{\times}10^{-5}A$, $7.7{\times}10^{-6}A$, $4.7{\times}10^{-9}A$, respectively, at a drain voltage of -10V. Furthermore, we also investigated the effect of E-beam irradiation on the AlGaN surface in AlGaN/GaN heterostructure high electron mobility transistors(HEMTs). The results showed that the maximum drain current density of the AlGaN/GaN HEMTs with E-beam irradiation was greatly improved, when compared to that of the AlGaN/GaN HEMTs without E-beam irradiation. These results strongly suggest that E-beam irradiation is a promising method to reduce leakage current of AlGaN/GaN HEMTs on sapphire through the neutralization the trap.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제9권3호
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• pp.125-135
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• 2009

An analytical 2-dimensional model to explain the small signal and noise properties of an AlGaN/GaN modulation doped field effect transistor has been developed. The model is based on the solution of two-dimensional Poisson's equation. The developed model explains the influence of Noise in ohmic region (Johnson noise or Thermal noise) as well as in saturated region (spontaneous generation of dipole layers in the saturated region). Small signal parameters are obtained and are used to calculate the different noise parameters. All the results have been compared with the experimental data and show an excellent agreement and the validity of our model.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.272-278
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• 2007

본 논문에서는 최근 고출력 및 고온 분야의 반도체 분야에 널리 이용되고 있는 AlGaN/GaN 고 전자 이동도 트랜지스터 (High Electron Mobility Transistor, HEMT) 에 대해 DC (direct current) 특성과 열 특성을 기판을 달리하며 시뮬레이션을 수행하였다. 일반적으로 HEMT 소자의 전자 이동도 및 열전도 특성은 기판의 영향이 그 특성을 크게 좌우한다. 이러한 문제점으로 인해 GaN 기반의 HEMT 소자의 기판에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 따라서, 일반적인 Drift-Diffusion 모델과 열 모델을 이용하여 Si, sapphire, SiC (silicon carbide)으로 각각 기판을 변화시키며 시뮬레이션을 하였다. 열 모델 시뮬레이션은 온도를 각각 300, 400, 500K로 변화시키며 그 결과를 비교, 해석 하였다. 전류-전압 (I-V) 특성을 T= 300 K, $V_{GS}$=1 V의 조건에서 시뮬레이션 한 결과, 드레인 포화전류 ($I_{D,max}$)의 값과 sapphire 기판은 189 mA/mm, SiC 기판은 293 mA/mm, Si 기판은 258 mA/mm 를 나타내었다. 또한 T= 500 K에서 최대 전달컨덕턴스($G_{m,max}$)는 각각 38, 50, 31 mS/mm 를 나타내었다.