Investigation of Surface- and Buffer-Induced Current Collapse in GaN High-Electron Mobility Transistors Using a Soft Switched Pulsed I-V Measurement
本文是一篇研究论文，标题为《使用软开关脉冲I-V测量研究GaN高电子迁移率晶体管的表面和缓冲层引起的电流崩塌》，发表于IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL.35, NO.11, NOVEMBER 2014。文章主要研究了在AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMTs）中，表面和缓冲层引起的电流崩塌行为，并采用了具有不同静态偏置点的软开关脉冲I-V测量技术。
在导言部分，文章介绍了当前GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）被认为是下一代电力开关的候选者。尽管拥有良好的材料属性和最近的技术进展，但电流崩塌问题仍然是一个关键的问题。电流崩塌是指在HEMTs器件中，由于电子捕获而引起的电流下降现象。这在氮化物III-V族材料中尤为突出。
文章中提到的关键知识点如下：
1. 高电子迁移率晶体管（HEMT）是一种新型电子器件，特别适用于高频和高温工作环境。它利用异质结结构在栅极与沟道界面产生二维电子气，从而实现高迁移率和高速性能。
2. 电流崩塌现象是GaN HEMTs器件中的一个主要问题，它严重影响器件的性能和可靠性。电流崩塌通常与器件表面态和缓冲层中的陷阱有关，而且通常在静态偏置应力后观察到。
3. 为了研究表面和缓冲层对电流崩塌的影响，文章提出了一种软开关脉冲I-V测量技术。这种技术可以有效地测量器件在不同静态偏置点下的瞬态电流和电压响应，从而得到器件在动态工作条件下的性能特性。
4. 通过软开关脉冲I-V测量技术，作者发现在没有钝化层的器件中，表面引起的电流崩塌会随着负栅极电压(VGS0)的增加而单调增加，表明从栅漏电注入到表面的电子是主要的机制。而在有意掺杂碳的缓冲层的器件中，缓冲层引起的电流崩塌在表面钝化后表现出与VGS0的不同关系，即呈现出与VGS0相关的钟形行为，表明缓冲层中的热电子陷阱是导致电流崩塌的主要机制。
5. 通过Si3N4钝化层的使用，可以有效地消除器件表面引起的电流崩塌现象。这意味着，通过器件表面处理可以改善器件的稳定性并降低电流崩塌的风险。
6. 文章中还提到了一些相关的指数术语，如AlGaN/GaN、HEMT、电流崩塌、表面态、缓冲层、脉冲I-V等，这些都是研究GaN HEMTs器件性能时需要考虑的关键因素。
7. 文章的创新之处在于提供了一种区分III族氮化物HEMTs器件表面和缓冲层导致的电流崩塌的有效方法，这对优化器件结构和提高器件性能具有重要意义。
文章指出这项研究工作部分得到了中国国家自然科学基金的支持。这表明，该研究不仅具有理论意义，同时也得到了实际应用的资金支持，显示出其在学术和工业界的双重价值。
