Высокоомный GaN буфер для AlGaN/GaN-HEMT / Малин Т.В., Милахин Д.С., Александров И.А., Земляков В.Е., Егоркин В.И., Зайцев А.А., Протасов Д.Ю., Кожухов А.С., Бер Б.Я., Казанцев Д.Ю., Мансуров В.Г., К.С. Журавлёв.

Одной из наиболее важных задач при росте гетероструктур для транзисторов с высокойподвижностью электронов (HEMT) на основе соединений A3-N является получение буферного слояGaN с высокими значениями пробивного напряжения. В данной работе продемонстрированавозможность получения методом аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксией (NH3-MBE)намеренно нелегированных высокоомных слоёв GaN для HEMT путём оптимизации ростовыхусловий на основании расчётов концентраций фоновыхпримесей для различных соотношений потоков галлия иаммиака.Для определения влияния условий роста на вероятностьформирования точечных дефектов в GaN были проведенырасчеты их энергий формирования и концентраций взависимости от условий роста слоев. Расчеты проводилисьметодами теории функционала плотности в приближенииобобщенного градиента с использованием функционала PBE[1] в пакете программ Quantum Espresso 6.3 [2]. Согласнополученным в ходе расчётов данным существуютростовые условия, при которых выращиваемые слои GaNмогут обладать высоким сопротивлением и при этомдостаточно низкой концентрацией дефектов. Сопоставление результатов расчётов концентрацийуглерода и кислорода в слое GaN с результатами профилей ВИМС позволяет оценить концентрациюсвободных электронов в слое GaN 8.0×109 cm-3, что соответствует сопротивлению 2.1×1011 Omh/□.Эпитаксиальные слои GaN и AlGaN/GaNгетероструктуры (ГЭС) с двумерным электронным газом(2DEG) выращивались на подложке сапфира методом NH3-MBE на установке CBE Riber 32. Концентрация n=1,0*1013cm-2 и подвижность µ=1650 cm2/V·s электронов в ГЭС былаизмерена с помощью эффекта Холла. Полевые транзисторыформировались методом оптической литографии с затворомШоттки длиной 0.25 μm и омическими контактами на основеметаллизации Ti/Al/Ni/Au. ВАХ транзисторов с ширинойзатвора 90 μm приведены на рис. 5а. Удельная крутизнатранзистора с составила 250 mS/mm. Измеренный ток утечки закрытого транзистора при подачезапирающего напряжения -5 V и напряжении сток-исток UСИ = 135 V составил ~ 220 μА,что с одной стороны открывает возможность работы транзистора при напряжении на стоке до 70 V сдругой стороны резко повышает надежность при работе на стандартном для СВЧ-примененийнапряжении 28 V.