یک بررسی تحلیلی در مورد توزیع بار و کنترل گیت در MOS-HEMT دارای دو کانال GaN به طور معمول خاموش

یک بررسی تحلیلی سیستماتیک در زمینه توزیع بار و کنترل گیت ترانزیستور MOS-HEMT معمولا خاموش (DC – MOS – HEMT)،‏ در این مقاله ارائه شده‌است. در مقایسه با GaN- MOS-HEMT معمولی، اجزای DC- MOS – HEMT یک لایه ورودی AIN نازک (AlN – ISL) ‏را زیر کانال دو بعدی گاز الکترون (‏۲DEG) تشکیل می‌دهند، بنابراین یک کانال دوم را در سطح مشترک بین AlN – ISL و GaN زیرین، تشکیل می‌دهد. این مقاله تاثیر AIN- ISL را بر روی توزیع ۲DEG و کنترل گیت کانال‌های ورودی، نشان می‌دهد. حساسیت Vth در برابر عمق فرورفتگی نیز به صورت تحلیلی بررسی شده و یافت می‌شود که تقریبا مستقل از عمق شکاف باشد تا زمانی که فرورفتگی در لایه کانال بالا، خاتمه می‌یابد. نتایج تحلیلی به خوبی توسط شبیه‌سازی عددی یا کمی، مورد تایید قرار گرفته و مکانیسم‌های فیزیکی پشت این یافته‌ها به همراه بررسی‌های تحلیلی، توضیح داده می‌شوند.

A systematic analytical investigation of the charge distribution and gate control of the normally-off GaN double-channel MOS-HEMT (DC-MOS-HEMT) is presented in this paper. Compared to conventional GaN MOS-HEMT, the DC-MOS-HEMT features a thin AlN insertion layer (AlN-ISL) below the original two dimensional electron gas (2DEG) channel, thus forming a second channel at the interface between AlN-ISL and the underlying GaN. This paper reveals the impact of the AlN-ISL on the 2DEG distribution and the gate control of the channels. The sensitivity of V th against the recess depth is also analytically studied and is found to be nearly independent of the recess depth as long as the recess is terminated in the upper channel layer. The analytical results are well supported by numerical device simulations, and the physical mechanisms behind these findings are explained along with the analytical investigations.