Study on drain current conduction mechanism in high-Al content AlGaN/GaN HEMTs

• Project/Area Number: 24K07598
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Kwansei Gakuin University
• Principal Investigator: 葛原 正明 関西学院大学, 工学部, 研究員 (20377469)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ASUBAR JOEL 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10574220) ; 分島 彰男 熊本大学, 半導体・デジタル研究教育機構, 教授 (80588575)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: GaN / HEMT / 二次元電子ガス / ドレイン電流密度 / モンテカルロシミュレーション

Outline of Research at the Start

GaN-HEMTにおいて、AlGaN障壁層の高Al組成化により大電流動作が期待されるが、従来報告例を見る限りドレイン電流密度は予想ほど増加していない。本研究ではその根本原因と対策について検討する。二次元電子ガス（2DEG）密度が増加したとき、①LOフォノン散乱の2DEG密度依存性と、②ソース領域電子密度の欠乏効果（source starvation）がHEMT特性に与える影響についてモンテカルロ法を用いて理論的に解析する。また、高Al組成AlGaN障壁層をもつGaN-HEMTに高濃度n-GaN層からなるソースアクセス領域を選択的に導入し、上記に構築した物理モデルの有効性を検証する。