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AlScN - a novel barrier material for GaN based rf transistors

AlScN - 一种用于 GaN 基射频晶体管的新型势垒材料

基本信息

批准号：
282194324
负责人：
Professor Dr. Oliver Ambacher
金额：
--
依托单位：
Freiburger Materialforschungszentrum (FMF)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2016
资助国家：
德国
起止时间：
2015-12-31 至 2019-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/282194324?language=en
关键词：
AlScN novel barrier material GaN

项目摘要

Besides silicon, wurtzite III-Nitride semiconductors (InN, GaN, AlN) are one of the most important class of semiconductors for electronic industry. Especially electronic devices in modern information and communication technology are strongly dependent on the polarization and its differences at heterostructures. For efficient III-N/GaN heterostructures the increase of the polarization gradient is inevitable to achieve lower sheet resistance in heterostructures, is, however, practically limited due to simultaneously increasing lattice mismatch and defect generation at interfaces.The proposed project focus on the investigation of the insufficient explored materials system Al(Ga)ScN as barrier material for a novel concept for GaN based rf transistors. AlScN solid solutions with 18% ScN are lattice matched to GaN and exhibit the same wurtzite structure as GaN. In addition, by adding Ga in quaternary AlGaScN barriers, the range of lattice matched growth can be expanded. Theoretical considerations proof in principle the suitability of Al(Ga)ScN for novel transistor structures, an experimental verification, however, has not been demonstrated yet.In the proposed project (i) single crystalline Al(Ga)ScN films shall be grown by molecular beam epitaxy in order to (ii) determine relevant materials parameter. Based on these parameters, (iii) heterostructures will be modeled and (iv) appropriate designs for rf-transistors developed. Transistor heterostructures will (v) be grown with systematically tuned AlScN barriers in order to (v) realize transistor devices. Finally, (vii) the potential of the transistor concept will be evaluated for further development of marketable rf devices.

除了硅之外，纤锌矿三氮化物半导体（InN，GaN，AlN）是电子工业中最重要的一类半导体。特别是现代信息和通信技术中的电子器件强烈依赖于异质结构的极化及其差异。对于有效的III-N/GaN异质结的极化梯度的增加是不可避免的，以实现较低的薄层电阻异质结，是，然而，实际上是有限的，由于同时增加晶格失配和缺陷产生在interfaces.The建议的项目集中在不足的探索材料系统Al（Ga）SCN作为GaN基射频晶体管的一个新的概念的势垒材料的调查。具有18%ScN的AlScN固溶体与GaN晶格匹配，并且表现出与GaN相同的纤锌矿结构。此外，通过在四元AlGaScN势垒中添加Ga，可以扩展晶格匹配生长的范围。理论上的考虑证明了Al（Ga）ScN适用于新型晶体管结构，然而，实验验证尚未得到证实。在拟议的项目中，（i）单晶Al（Ga）ScN薄膜将通过分子束外延生长，以（ii）确定相关的材料参数。基于这些参数，（iii）异质结构将被建模和（iv）开发的射频晶体管的适当的设计。晶体管异质结构将（v）用系统调谐的AlScN势垒生长，以便（v）实现晶体管器件。最后，（vii）将评估晶体管概念的潜力，以进一步开发可销售的射频器件。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Investigation of growth parameters for ScAlN-barrier HEMT structures by plasma-assisted MBE

通过等离子体辅助 MBE 研究 ScAlN 势垒 HEMT 结构的生长参数

DOI：
10.7567/1347-4065/ab124f
发表时间：
2019
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
K. Frei;R. Trejo-Hernández;S. Schütt;L. Kirste;M. Prescher;R. Aidam;S. Müller;P. Waltereit;O. Ambacher;M. Fiederle
通讯作者：
M. Fiederle

Metalorganic chemical vapor phase deposition of AlScN/GaN heterostructures

DOI：
10.1063/5.0003095
发表时间：
2020-05
期刊：
Journal of Applied Physics
影响因子：
3.2
作者：
Jana Ligl;S. Leone;C. Manz;L. Kirste;Philipp Doering;Theodor Fuchs;M. Prescher;O. Ambacher
通讯作者：
Jana Ligl;S. Leone;C. Manz;L. Kirste;Philipp Doering;Theodor Fuchs;M. Prescher;O. Ambacher

MBE of III-Nitride Semiconductors for Electronic Devices

电子器件用 III 族氮化物半导体的 MBE

DOI：
10.1002/9781119354987.ch7
发表时间：
2019
期刊：
Molecular Beam Epitaxy
影响因子：
0
作者：
R. Aidam;O. Ambacher;E. Diwo;B. Godejohann;L. Kirste;T. Lim;R. Quay;P. Waltereit
通讯作者：
P. Waltereit

Experimental determination of the electro-acoustic properties of thin film AlScN using surface acoustic wave resonators