• 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.145-145
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• 2008

갈륨-질화물(GaN) 기반의 고속전자이동도 트랜지스터(high electron mobility transistor, HEMT)는 최근 마이크로파 또는 밀리미터파 등의 차세대 고주파용 전력소자로 각광받고 있다. AlGaN/GaN HEMT는 이종접합구조(heterostructure) 로부터 발생하는 이차원 전자가스(two-dimensional electron gas, 2DEG) 채널을 이용하여 높은 전자 이동도, 높은 항복전압 및 우수한 고출력 특성을 얻는 것이 가능하다. AlGaN/GaN HEMT에서 ohmic 전극 부분과 채널이 형성되는 부분과의 거리에 의한 저항의 성분을 줄이고 전자의 터널링의 확률을 증가시키기 위해서 recess된 구조가 많이 사용되고 있다. 그러나 이 구조에서는 recess된 소스와 드레인에 의해 AlGaN층의 제거로 AlGaN층의 두께에 영향을 미치며 그에 따라 채널에 생성되는 전자의 농도를 변화시키게 된다. 본 논문에서는 소스와 드레인의 Trench 구조를 제안하였다. ohmic 전극 부분과 채널간의 거리의 감소로 특성을 향상시켜서 recess 구조의 장점이 유지된다. 그리고 recess되는 소스와 드레인 영역에서 AlGaN층을 전체적으로 제거하는 것이 아니고 Trench 즉 일부분만 제거하면서 AlGaN층의 두께의 변화에 따른 문제점도 줄일 수 있다. 따라서 이러한 전극 부분을 Trench구조화 시킨 AlGaN/GaN HEMT의 DC특성을 $ATLAS^{TM}$를 이용하여 전산모사하고 최적화된 구조를 제안하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권10호
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• pp.23-28
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• 2010

본 논문에서는 AlGaN/GaN HEMT의 분극에 의한 전기적인 특성과 구조적인 특성에 대해서 분석하였다. 몰 분율, AlGaN barrier 층의 두께의 물리적인 변화에 따라서 이차원 전자가스 채널의 농도 변화가 이루어지는 것을 바탕으로 DC 특성 및 분극을 고려한 최적화된 구조에 대해서 시뮬레이션을 진행하였다. AlGaN의 몰 분율이 0.3 몰에서 0.4 몰로 증가할수록 분극에 의한 bound sheet charge가 16 % 증가하며 그에 따라서 Id-Vd 특성 역시 37% 증가하게 된다. 또한 AlGaN 층의 두께가 17 nm에서 38nm로 증가할수록 Id-Vd의 특성이 증가하다가 임계두께인 39nm에 이르게 되면 AlGaN층의 relaxation에 의해서 급격하게 특성이 나빠지는 것을 알 수 있다.

• 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.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.752-758
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• 2004

본 논문에서는 MBE로 성장한 AlGaN/InGaN/GaN 에피층으로 제작된 GaN HEMTs의 특성을 분석하였다. 게이트 전극 길이가 0.5 $\mu$m로 제작된 소자는 비교적 평탄한 전류 전달 특성을 나타내었으며 최대 전류 880 mA/mm, 최대 전달정수 156 mS/mm, 그리고 $f_{r}$와 $f_{MAX}$는 각각 17.3 GHz와 28.7 GHz가 측정되었다. 또한 표면 처리되지 않은 AlGaN/InGaN/HEMT의 경우 기존의 AlGaN/GaN HEMT와는 달리 펄스 전류 동작 상태에서 전류 와해 현상(current collapse)이 발생하지 않음이 확인되었다. 이 연구 결과는 InGaN를 채널층으로 사용할 경우 표면에 존재하는 트랩에 의한 전류 와해 현상이 발생하지 않는 고성능, 고출력의 GaN HEMT를 제작할 수 있음을 보여준다....

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.344-349
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• 2018

AlGaN/GaN HEMT를 제작하여 상온에서 $-178^{\circ}C$의 저온에 이르기까지 트랜지스터의 전기적인 특성 변화를 연구하였다. 상온에서 264 mA/mm를 나타내던 게이트 길이 $2{\mu}m$인 HEMT의 드레인 전류는 온도의 감소에 따라 변화하여 $-108^{\circ}C$의 온도에서 388 mA/mm로 47%의 증가를 나타냈으며 최대 트랜스컨덕턴스는 121 mS/mm로 부터 183 mS/mm로 증가하였다. 또한 $-178^{\circ}C$의 온도에 이르기까지 -0.39 V의 문턱전압 변화를 보였다. 이러한 변화는 주로 상온에서부터 $-108^{\circ}C$의 온도에서 나타나고 있으며 온도감소에 따른 $720{\Omega}/sq.$ 로부터 $300{\Omega}/sq.$로 감소하는 면저항의 변화와 함께하고 있다.

• 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.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.324-325
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• 2018

본 논문에서는 GaN(Gallium Nitride) HEMT를 적용한 300W급 자기유도 방식 무선전력전송 시스템을 설계 및 구현한다. GaN HEMT의 물성적 특성을 고려하여 무선전력전송 시스템을 설계하며 이를 검증하기 위해 300W급 Prototype 무선전력전송 시스템을 구현하고 Simulation과 실험을 통해 논문에서 제시한 설계과정의 타당성을 검증한다.

• 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.