Low-temperature characteristics and gate leakage mechanisms of LPCVD-SiNx/AlGaN/GaN MIS-HEMTs

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作者
Hui Guo,Pengfei Shao,Hua Bai,Jing Zhou,Yanghu Peng,Songlin Li,Zili Xie,Bin Liu,Dunjun Chen,Hai Lu,Rong Zhang,Yue Zheng
出处
期刊:Journal of Physics D [Institute of Physics]
卷期号:55 (42): 424002-424002 被引量:1
标识
DOI:10.1088/1361-6463/ac87bb
摘要

Abstract In this paper, we systematically investigated the static properties and gate current mechanism of low-pressure chemical vapor deposition-SiN x /AlGaN/GaN metal–insulator–semiconductor-high-electronmobility-transistor (MIS-HEMTs) at cryogenic temperature range from 10 K to 300 K. It is found that the threshold voltage of the device shows a positive shift due to the decreased carrier concentration at low temperature, and both the maximum transconductance and ON-resistance are improved at the low temperatures because of the enhanced electron mobility. Under very low electric field, the gate leakage exhibits ohmic conduction. With increasing forward gate bias, the dominant gate leakage mechanism at temperature below150 K gradually transits into trap-assisted tunneling, participating with a deep trap energy level of 0.73 eV in the SiN x dielectric, to Fowler–Nordheim (FN) tunneling. In contrast, the dominant gate leakage mechanism at temperature above 150 K transits from Poole–Frenkel emission, showing a low trap barrier height of 56 meV in the SiN x dielectric, to Fowler–FN tunneling with increasing forward gate bias. Under high reverse gate bias, carrier-limited gate current becomes the dominated gate leakage mechanism.

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