ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНАЯ СТРУКТУРА СО СВЕРХТОНКИМ БАРЬЕРНЫМ СЛОЕМ ДЛЯ НОРМАЛЬНО-ЗАКРЫТЫХ ТРАНЗИСТОРОВ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ НИТРИДА ГАЛЛИЯ АЛЮМИНИЯ
гетероструктура с двумерным электронным газом транзистор с высокой подвижностью электронов нитрид галлиевый транзистор нормально-закрытый транзистор пассивация GaN гетероструктур коллапс тока молекулярно-лучевая эпитаксия А3-нитридов радиолокация сверхвысокие частоты крайне высокие частоты
Полезная модель относится к полупроводниковым приборам, а именно к гетероэпитаксиальным структурам со сверхтонким барьерным слоем для нормально-закрытых полевых транзисторов на основе соединений нитрида галлия алюминия. Конструкция структуры включает последовательно расположенные подложку (лейкосапфир или карбид кремния), буферный слой на основе AlN, нелегированный активный слой на основе GaN, нелегированный барьерный слой на основе AlN, пассивирующий слой на основе SiN. Необходимо, чтобы толщина сверхтонкого барьерного слоя AlN составляла не менее 2 и не более 6 нанометров. При малой толщине барьерного слоя концентрация двумерных электронов в квантовой яме, образованной на гетерогранице активного слоя GaN и барьерного слоя AlN, может оказаться настолько низкой, что проводимость канала не обеспечит эффективность транзистора. Превышение необходимой толщины сверхтонкого барьерного слоя приведет к отсутствию эффекта нормально обедненного канала при формировании затвора, либо к неупругой деформации (растрескиванию) гетероструктуры вследствие механических напряжений. Целесообразно формирование резкой гетерограницы между активным и барьерным слоями полупроводника с шероховатостью активного слоя менее 5 нм для обеспечения максимального тока, крутизны ВАХ, предельной частоты усиления формируемых на гетероэпитаксиальной структуре полевых транзисторов. Целесообразно выполнение процесса пассивации поверхности гетероструктуры в едином технологическом процессе получения гетероструктуры для предотвращения окисления барьерного слоя при попадании на атмосферу, и, как следствие, деградации электрофизических свойств двумерного газа, а также для изменения спектра поверхностных состояний с целью снижения эффекта коллапса тока транзисторов, обусловленного эффектом возникновения виртуального затвора.
Предлагаемый к правовой охране объект в своей основе использует идею обеднения канала за счёт применения физических эффектов зонной инженерии, вызванных управлением изгибом энергетических зон вблизи поверхности гетероструктуры. Полезная модель позволяет обеднить канал транзистора без проведения дополнительных пост-ростовых технологических операций травления барьерного слоя широкозонного полупроводника под затвором и без формирования дополнительного легированного акцепторной примесью слоя узкозонного полупроводника под затвором, приводящих к удорожанию конечной стоимости создания высоковольтных нитрид-галлиевых транзисторов и интегральных схем, построенных с их использованием. Предлагаемая полезная модель позволяет упростить технологический цикл создания нитрид-галлиевого полевого транзистора с высокой подвижностью электронов, снизить требуемые для этого материальные затраты, повысить надёжность и эффективность мощных полевых транзисторов, в которых используется гетероструктура.
9 ил.
Радиолокация, спутниковая связь, беспроводная связь (в том числе и 5G), радиоастрономические исследования, терагерцовое медицинское оборудование, беспроводная передача электричества
Константин
Журавлёв
Сергеевич
Ведущий научный сотрудник
Доктор физико-математических наук
Старший научный сотрудник
U-2408-2019
7005806378
19003
https://www.researchgate.net/profile/K-Zhuravlev
0000-0002-3171-5098
РОССИЯ
Денис
Милахин
Сергеевич
Научный сотрудник
РОССИЯ
29.19.22
Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
29.19.31
Полупроводники
47.09.29
Полупроводниковые материалы
29.19.16
Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела
01.03.UB
PHYSICS, APPLIED
02.05.QG
MATERIALS SCIENCE, COATINGS & FILMS
02.10.NS
NANOSCIENCE & NANOTECHNOLOGY
Константин
Журавлёв
Сергеевич
Руководитель работы
РОССИЯ
Тимур
Малин
Валерьевич
Ведущий инженер-технолог
РОССИЯ
Денис
Милахин
Сергеевич
Научный сотрудник
РОССИЯ
Владимир
Мансуров
Геннадьевич
Старший научный сотрудник
РОССИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ"
1027739479734
СЕРГЕЙ
ПОЛЯКОВ
ГЕННАДЬЕВИЧ
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере"
Федеральные государственные бюджетные учреждения
Денис
Милахин
Сергеевич
Физическое лицо
РОССИЯ