Tesis:
Fabricación, caracterización y modelado de transistores de heterounión de efecto campo basados en AlGaN/GaN
- Autor: GARRIDO ARIZA, José Antonio
- Título: Fabricación, caracterización y modelado de transistores de heterounión de efecto campo basados en AlGaN/GaN
- Fecha: 2000
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
- Departamentos: INGENIERIA ELECTRONICA
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: MUÑOZ MERINO, Elías
- Resumen: Los transistores de heterounión (HFET) basados en el sistema AlGaN/GaN presentan unas características muy prometedoras para su utilización en aplicaciones de alta potencia (1W-100W) en el rango de las microondas. Sin embargo aun quedan muchos aspectos, tanto tecnológicos como de caracterización básica (campos de polarización, ruido de baja frecuencia, etc.), que no han sido estudiados en profundidad. En este trabajo se investigan algunos de estos aspectos. En primer lugar se ha desarrollado una herramienta de simulación autoconsistente que permite analizar la influencia de los parámetros de diseño de las heterouniones, tales como espesores y composiciones de las capas utilizadas, niveles de dopaje, etc. Una de las características más importantes de las heterouniones basadas en AlGaN/GaN es la presencia de unos campos de polarización (piezoeléctrica y espontánea) muy intensos, que hacen que la carga acumulada tenga una magnitud del orden de diez elevado a trece centímetros cuadrados. Estos campos de polarización se han incluido en los cálculos autoconsistentes de la herramienta de simulación. Sin embargo, se ha comprobado que la carga que resulta de utilizar los valores teóricos de los campos de polarización es mucho menor que la carga real medida. En este sentido, y mediante el análisis de estructuras HFET y de pozos cuánticos, se ha deducido una relación experimental entre los campos de polarización y la composición de Al. Se ha desarrollado una tecnología básica de fabricación de transistores HFET de AlGaN/GaN. Para ello se han estudiado los procesos relacionados con los contactos óhmicos, los contactos Schottky y los ataques secos (RIE) para el aislamiento de los dispositivos (ataque mesa). Utilizando la tecnología de fabricación previamente desarrollada se han fabricado transistores y estructuras de barra Hall con puerta sobre muestras de AlGaN/GaN. En las estructuras de barra Hall se han realizado estudios de transporte a bajos campos magnéticos, mediante la técnica Hall, variando la temperatura y la polarización de la puerta. El análisis ha demostrado la enorme importancia de los mecanismos de dispersión asociados a las dislocaciones. También se ha encontrado que cuando la carga en el canal es del orden de diez elevado a trece centímetros cuadrados, aparecen otros mecanismos de dispersión que podrían estar relacionados con la rugosidad en la intercara de la heterounión. Por otra parte, se ha realizado un análisis muy detallado del ruido de baja frecuencia en dispositivos HFET de AlGaN/GaN. Se ha encontrado que el ruido dominante en este material es del tipo 1/f o ruido "flicker". Se ha estudiado la dependencia de este tipo de ruido con la polarización del dispositivo, y se ha podido determinar la contribución de las diferentes fuentes de ruido 1/f al ruido total medido entre drenador y fuente. Por un lado se ha confirmado la enorme importancia de los contactos óhmicos como fuentes de ruido 1/f. Incluso en dispositivos con una resistividad de contacto menor de l mm, el ruido producido por los contactos es el dominante en un rango muy amplio de polarización. Por otro lado, se ha estudiado la dependencia del ruido intrínseco del dispositivo (el producido en el canal) con la carga acumulada. De este estudio se ha demostrado que son las fluctuaciones de la movilidad asociada a las dislocaciones las que producen el ruido 1/f en este material. Además se han medido parámetros de ruido de Hooge entre diez elevado a menos cuatro y diez elevado a menos cinco, lo que abre las posibilidades de utilización de estos dispositivos para amplificadores de alta potencia y bajo ruido