Skip to main content

2023 | OriginalPaper | Buchkapitel

Performance Analysis of HfO2 and Si3N4 Dielectrics in β-Ga2O3 HEMT

verfasst von : Meenakshi Chauhan, Abdul Naim Khan, Raghuvir Tomar, Kanjalochan Jena

Erschienen in: HEMT Technology and Applications

Verlag: Springer Nature Singapore

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

β-Ga2O3 HEMT with 10 nm AlN as a barrier layer is designed in this paper. The dielectric layer of Si3N4 and HfO2 is introduced beneath the gate as a passivation layer. HfO2 shows high thermal stability and high reliability while Si3N4 shows good interface attribute. The double gate of 0.2 µm and 0.5 µm with a gap of 50 nm aids in enhancing the 2DEG. The relation between dielectric constant and bandgap shows the interdependence on diametric size of the material. The passivation layer controls the gate leakage current and improves the pinch-off characteristics of the device. The transfer characteristic, transconductance, and output conductance demonstrate the device tunability for application in power radio frequency and microwave.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat M. Higashiwaki, K. Sasaki, M. Kuramata, A. Hisahi, T. Masui, S. Yamakoshi, Recent progress in Ga2O3 power devices. Semicond. Sci. Technol. 31(3) (2016) M. Higashiwaki, K. Sasaki, M. Kuramata, A. Hisahi, T. Masui, S. Yamakoshi, Recent progress in Ga2O3 power devices. Semicond. Sci. Technol. 31(3) (2016)
2.
Zurück zum Zitat GalliumOxide (Ga2O3) metal oxide field effect transistors on single crystal β-Ga2O3(010) substrates. Appl. Phys. Lett. 100(013504) (2012) GalliumOxide (Ga2O3) metal oxide field effect transistors on single crystal β-Ga2O3(010) substrates. Appl. Phys. Lett. 100(013504) (2012)
3.
Zurück zum Zitat T. Wadhera, G. Wadhwa, T.K. Bhardwaj, D. Kakkar, B. Raj, Silicon, 1–9 (2020) T. Wadhera, G. Wadhwa, T.K. Bhardwaj, D. Kakkar, B. Raj, Silicon, 1–9 (2020)
4.
Zurück zum Zitat T. Wadhera, D. Kakkar, G. Wadhwa, B. Raj, J. Electron. Mater. 48(12), 7635–7646 (2019)CrossRef T. Wadhera, D. Kakkar, G. Wadhwa, B. Raj, J. Electron. Mater. 48(12), 7635–7646 (2019)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat K. Sasaki, M. Higashiwaki, A. Kuramata, T. Masui, S. Yamakoshi, Ga2O3 Schottky barrier diodes fabricated by using single crystal β-Ga2O3 (010) substrates. IEEE Electron Device Lett. 34(4), 493–495 (2013)CrossRef K. Sasaki, M. Higashiwaki, A. Kuramata, T. Masui, S. Yamakoshi, Ga2O3 Schottky barrier diodes fabricated by using single crystal β-Ga2O3 (010) substrates. IEEE Electron Device Lett. 34(4), 493–495 (2013)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat M. Higashiwaki, K. Sasaki, A. Kuramata, T. Masui, S. Yamakoshi, Gallium oxide(Ga2O3) metal oxide field effect transistors on single crystal β-Ga2O3(010) substrates. Appl. Phys. Lett. 100(013504), 2012 (2013) M. Higashiwaki, K. Sasaki, A. Kuramata, T. Masui, S. Yamakoshi, Gallium oxide(Ga2O3) metal oxide field effect transistors on single crystal β-Ga2O3(010) substrates. Appl. Phys. Lett. 100(013504), 2012 (2013)
7.
Zurück zum Zitat A.J. Green, K.D. Chabak, M. Baldini, N. Moser, R. Gilbert, R.C. Fitch, G. Wagner, Z. Galazka, J. McCandless, A. Crespo, K. Leedy, G.H. Jessen, Beta-Ga2O3 MOSFETs for radio frequency operation. IEEE Electron Device Lett. 38(6), 790–793 (2017)CrossRef A.J. Green, K.D. Chabak, M. Baldini, N. Moser, R. Gilbert, R.C. Fitch, G. Wagner, Z. Galazka, J. McCandless, A. Crespo, K. Leedy, G.H. Jessen, Beta-Ga2O3 MOSFETs for radio frequency operation. IEEE Electron Device Lett. 38(6), 790–793 (2017)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat M. Singh, M.A. Casbon, M.J. Uren, J.W. Pomeroy, S. Dalcanale, S. Karboyan, P.J. Tasker, M.H. Wong, K. Sasaki, A. Kuramata, S. Yamakoshi, M. Higashiwaki, M. Kuball, Pulsed large signal RF performance of field-plated Ga2O3 MOSFETs. IEEE Electron Device Lett. 39(10), 1572–1575 (2018)CrossRef M. Singh, M.A. Casbon, M.J. Uren, J.W. Pomeroy, S. Dalcanale, S. Karboyan, P.J. Tasker, M.H. Wong, K. Sasaki, A. Kuramata, S. Yamakoshi, M. Higashiwaki, M. Kuball, Pulsed large signal RF performance of field-plated Ga2O3 MOSFETs. IEEE Electron Device Lett. 39(10), 1572–1575 (2018)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat K. Shinohara et al., Scaling of GaN HEMTs and Schottky diodes for sub millimeter-wave MMIC applications. IEEE Trans. Electron Devices 60(10), 2982–2996 (2013)CrossRef K. Shinohara et al., Scaling of GaN HEMTs and Schottky diodes for sub millimeter-wave MMIC applications. IEEE Trans. Electron Devices 60(10), 2982–2996 (2013)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat M.J. Kumar, A. Chaudhry, IEEE Trans. Electron Devices 15, 569–574 (2004)CrossRef M.J. Kumar, A. Chaudhry, IEEE Trans. Electron Devices 15, 569–574 (2004)CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat A. Chaudhry, M.J. Kumar, IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 4(1), 99–109 (2004)CrossRef A. Chaudhry, M.J. Kumar, IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 4(1), 99–109 (2004)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat S. Kumar, R. Soman, A.S. Pratiyush, R. Muralidharan, D.N. Nath, A Performance comparison between beta-Ga2O3 and GaN HEMTs. IEEE Trans. Electron Devices 66(8), 3310–3317 (2019)CrossRef S. Kumar, R. Soman, A.S. Pratiyush, R. Muralidharan, D.N. Nath, A Performance comparison between beta-Ga2O3 and GaN HEMTs. IEEE Trans. Electron Devices 66(8), 3310–3317 (2019)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat V. Sandeep, J.C. Pravin, J. Nano Electron. Phys. 13(4) (2021) V. Sandeep, J.C. Pravin, J. Nano Electron. Phys. 13(4) (2021)
15.
Zurück zum Zitat J.C. Pravin, D. Nirmal, P. Prajoon, J. Ajayan, Physica E: Low Dimension Nanostructure 83.95 (2016) J.C. Pravin, D. Nirmal, P. Prajoon, J. Ajayan, Physica E: Low Dimension Nanostructure 83.95 (2016)
16.
Zurück zum Zitat J. Robertson, High Dielectric Constant Oxides. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 28, 265–291 (2004)CrossRef J. Robertson, High Dielectric Constant Oxides. Eur. Phys. J. Appl. Phys. 28, 265–291 (2004)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat U. Pachauri, P. Joshi, N. Arora, Theoretical Model for size, dimension and shape effect on behavior of semiconductor materials. Appl. Phys. A 126, 253 (2020)CrossRef U. Pachauri, P. Joshi, N. Arora, Theoretical Model for size, dimension and shape effect on behavior of semiconductor materials. Appl. Phys. A 126, 253 (2020)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat T. Ishigaki, R. Tsuchiya, Y. Morita, H. Yoshimoto, N. Sugii, T. Iwamatsu, H. Oda, Y. Inoue, T. Ohta, T. Hiramoto, S. Kimura, Solid-State Electron. 53(7), 717–722 (2009)CrossRef T. Ishigaki, R. Tsuchiya, Y. Morita, H. Yoshimoto, N. Sugii, T. Iwamatsu, H. Oda, Y. Inoue, T. Ohta, T. Hiramoto, S. Kimura, Solid-State Electron. 53(7), 717–722 (2009)CrossRef
19.
Zurück zum Zitat A. Mohamed et al., RF performance of Trigate GaN HEMTs. IEEE Trans Electron Dev. 63(11), 4255–4261 (2016)CrossRef A. Mohamed et al., RF performance of Trigate GaN HEMTs. IEEE Trans Electron Dev. 63(11), 4255–4261 (2016)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat A.J. Green et al., 3.8-MV/cm breakdown strength of MOVPE-grown Sn-doped β-Ga2O3 MOSFETs. IEEE Electron Device Lett. 37(7), 902–905 (2016)CrossRef A.J. Green et al., 3.8-MV/cm breakdown strength of MOVPE-grown Sn-doped β-Ga2O3 MOSFETs. IEEE Electron Device Lett. 37(7), 902–905 (2016)CrossRef
Metadaten
Titel
Performance Analysis of HfO2 and Si3N4 Dielectrics in β-Ga2O3 HEMT
verfasst von
Meenakshi Chauhan
Abdul Naim Khan
Raghuvir Tomar
Kanjalochan Jena
Copyright-Jahr
2023
Verlag
Springer Nature Singapore
DOI
https://doi.org/10.1007/978-981-19-2165-0_6