雙δ-摻雜砷化鋁鎵/砷化銦鎵/砷化鎵通道摻雜式異質結構場效電晶體

Abstract

本論文研究研製以「金屬有機化學氣相沉積」方式成長具有雙載子供應層之砷化鋁鎵/砷化銦鎵/砷化鎵通道摻雜式異質結構場效電晶體，並藉由V型通道結構與雙重δ-摻雜載子供應層等設計，以改善元件的載子侷限能力、電子傳輸特性、元件增益、電流驅動能力以及閘極偏壓擺幅等特性。 相較於傳統調變式摻雜異質結構場效電晶體，通道摻雜式場效電晶體具有較佳載子侷限能力與元件增益線性度的優點；而δ-摻雜之假晶式高電子移動率電晶體，由於使用未摻雜的通道結構設計來消除通道中的雜質散射效應，所以將有較高的外部轉導增益值。 因此，本論文試著結合通道摻雜式異質結構場效電晶體高增益線性度的優點，並藉由雙重δ-摻雜載子供應層的設計來提升載子濃度、增加電流密度之特性表現。特別是利用對稱型漸變通道摻雜式結構，改變砷化銦鎵通道中的銦成分之線性漸變方式(0.15→0.2→0.15)，進而獲得V型的傳導帶分布，使電子遠離砷化鋁鎵/砷化銦鎵/砷化鎵界面，降低庫倫散射效應，並增加載子侷限力，將有效改善閘極偏壓擺幅與電子傳輸能力等特性；另外，本論文在閘極金屬與主動通道層間插入ㄧ寬能隙做為摻雜層的設計，以改善元件的崩潰特性。 實驗結果顯示，相較於傳統通道摻雜式場效電晶體，此元件設計擁有較高的載子移動率、較高的外部轉導值及較高的截止頻率；而相較於δ-摻雜高電子移動率電晶體，此設計亦擁有較好的線性度、較大的閘極偏壓擺幅及較大的輸出功率。最後，本論文亦探討該砷化鋁鎵/砷化銦鎵/砷化鎵異質結構場效電晶體之溫度變化特性與高頻等特性比較。