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电气工程与系统科学 > 系统与控制

arXiv:2507.11849 (eess)
[提交于 2025年7月16日 ]

标题: 基于TCAD和实验数据的GaN HEMTs射频应用中的迁移率提取与分析

标题: Mobility Extraction and Analysis of GaN HEMTs for RF Applications Using TCAD and Experimental Data

Authors:Tanjim Rahman
摘要: 本文介绍了使用TCAD仿真和实验表征对GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)的分析。利用Nextnano仿真软件研究了能带结构,以观察平衡条件下二维电子气(2DEG)的形成和载流子限制。此外,对制造的科研级GaN HEMTs的I-V和C-V数据进行了分析,以提取关键电气参数。该器件表现出1.9 mA的导通电流和0.01 mA的关断电流,表明具有很强的导通/关断电流比。观察到亚阈值摆幅为80 mV/十倍频程,DIBL为5 mV/V,证实了良好的栅极控制和短沟道抑制。导通电阻为22.72欧姆每微米,饱和电压为1 V。峰值跨导在线性区域提取为0.18 mS,在饱和区域为0.5 mS。通过跨导方法计算了场效应迁移率,在低漏极偏压下最大值约为1200 cm2/V.s。结合仿真和实验的方法提供了对GaN HEMT行为的全面见解,有助于深入理解结构-性能关系,这对先进晶体管设计至关重要。
摘要: This paper presents an analysis of GaN high-electron-mobility transistors (HEMTs) using both TCAD simulation and experimental characterization. The energy band structure was studied using Nextnano simulation software to observe two-dimensional electron gas (2DEG) formation and carrier confinement under equilibrium conditions. Additionally, I-V and C-V data from fabricated research-grade GaN HEMTs were analyzed to extract key electrical parameters. The device demonstrated an ON current of 1.9 mA and an OFF current of 0.01 mA, indicating a strong ON/OFF current ratio. A subthreshold swing of 80 mV/decade and a DIBL of 5 mV/V were observed, confirming good gate control and short-channel suppression. The ON-resistance was 22.72 ohm per micron, with a saturation voltage of 1 V . The peak transconductance was extracted as 0.18 mS in the linear region and 0.5 mS in saturation. Field-effect mobility was calculated using the transconductance method, with a maximum value of approximately 1200 cm2/V.s at low drain bias. The combined simulation and experimental approach provided comprehensive insight into GaN HEMT behavior, enabling a deeper understanding of structure-performance relationships critical to advanced transistor design.
评论: 5页,7图
主题: 系统与控制 (eess.SY)
引用方式: arXiv:2507.11849 [eess.SY]
  (或者 arXiv:2507.11849v1 [eess.SY] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.11849
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来自: Tanjim Rahman [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 2025 年 7 月 16 日 02:27:20 UTC (1,403 KB)
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