135
InGaP, InAlAs и InP, позволившие существенно улучшить ха-
рактеристики НЕМТ.
Введение индия в GaAs повышает подвижность электро-
нов.
Постоянные решеток InGaAs, InGaP, InAlAs и подложек
из InP хорошо согласуются, что позволяет довести мольную
долю In до
х 0,6 и увеличить подвижность электронов при
300 К примерно вдвое. Введение In в GaAs сужает запрещен-
ную зону, причем разрыв зоны проводимости в гетерострукту-
ре In
0,53
Ga
0,47
As/GaAs составляет около 0,5 В (вдвое больше
чем в Al
0,3
Ga
0,7
As/GaAs). Это
обстоятельство способствует
нейтрализации паразитного канала.
Незначительное несоответствие постоянных решетки в
таких соединениях приводит к возникновению упругих на-
пряжений. В случае контакта на гетеропереходе двух объем-
ных материалов напряжения релаксируют путем образования
дислокаций, что значительно ухудшает электрические харак-
теристики гетероперехода. Такие гетеропереходы могут ис-
пользоваться только
при создании буферных слоев, отделяю-
щих электрически или оптически активную область от грани-
цы буферного слоя с подложкой. Если же слой одного из мате-
риалов достаточно тонок, то он способен до определенного
предела накапливать энергию упругих напряжений в виде уп-
ругих деформаций. В качестве такого слоя целесообразно ис-
пользовать узкозонный материал, создающий квантовую яму.
Транзисторы, созданные на основе такой структуры получили
название
псевдоморфных НЕМТ (
р-НЕМТ).
Формирование
слоя двухмерного электронного газа на границе раздела
AlGaAs/InGaAs дает возможность использовать в паре с ним
AlGaAs с низким содержанием алюминия (
х = 0,15).
Наилучшие характеристики получены в псевдоморфных
НЕМТ на InP-подложке (структура InGaAs/InP). Простейшая
структура и энергетическая диаграмма р-НЕМТ In
0,53
Ga
0,47
As/
InP представлены на рис. 6.4.
136
Рис. 6.4. Простейшая структура (
а) и энергетическая
диаграмма (
б) псевдоморфного HEMT In0,53Ga0,47As/InP
В наибольшей степени их преимущества проявляются в
применении к
мощным устройствам, т.к. InP имеет более вы-
сокую теплопроводность, чем GaAs. Кроме того, в
р-НЕМТ на
подложке из InP обеспечивается большая плотность ДЭГ и
большая предельная скорость электронов, что позволяет полу-
чить более высокие плотности тока.
Типовые структуры современных
р-НЕМТ показаны на
рис. 6.5.
Рис. 6.5. Типовые структуры современных
р-НЕМТ
Канал выполнен в виде тонкого узкозонного слоя
i-
InGaAs и ограничен сверху и снизу чистыми широкозонными
137
слоями спейсера и буфера (
i-InAlAs),
способствующими со-
хранению высокой подвижности электронов в канале. Такая
структура обеспечивает глубокую потенциальную яму для
электронов канала и препятствует их проникновению в под-
ложку, что заметно снижает выходную проводимость транзи-
сторов с коротким каналом.
Пороговое напряжение регулируется глубиной залегания
и степенью легирования
n-слоя (рис. 6.5,
а) или
δ-
легированного слоя (рис. 6.5,
б) InAlAs.
Высокая стоимость InP подложек стимулировало разра-
ботку
метаморфных НЕМТ (
m-НЕМТ),
имеющих структуру
AlInAs/InGaAs на GaAs-подложке.
Рассогласование постоянных решетки гетерослоев и
GaAs-подложки составляет около 3,8 %, что является главным
препятствием для получения высококачественных структур.
Для согласования атомных решеток слоя InGaAs с GaAs-
подложкой используется многослойная варизонная система
буферных слоев. Введение буферного слоя AlGaAsSb толщи-
ной 1 - 2 мкм позволяет получить поверхностную плотность
дислокаций менее 10
6
см
-2
.
В настоящее время характеристики
m-НЕМТ
почти не
уступают
р-НЕМТ на InР-подложке. Более того, на СВЧ под-
ложка GaAs обладает значительно лучшими диэлектрическими
свойствами, чем InP.
Do'stlaringiz bilan baham: