サブ100nmゲートAlGaN/GaN系MIS-HEMTの極低温特性(ミリ波・テラヘルツ波デバイス・システム)

概要

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SiN/SiO_2/SiN三層絶縁膜を用いたサブ100nmゲートAlGaN/GaN系MIS-HEMTを作製し,そのDC,RF特性を温度300K及び16Kにおいて測定した.予想通り,ドレイン電流,最大相互コンダクタンスは16Kに冷却することで300Kよりも増大した.また,遮断周波数f_Tは冷却により14〜28%増大した.ソース・ドレイン間距離2μmの45nmゲートMIS-HEMTにおける遮断周波数f_Tは,300Kで138GHzであったが16Kにおいては176GHzとなった.16Kにおいてf_Tが増大した原因を明らかにするために遅延時間解析を行った.ゲート電極下を走行する電子の平均速度は,300Kでは2.2×10^7cm/sであったが,16Kにおいては2.7×10^7cm/sと速くなっていることが判明した.更に,16Kでは寄生成分による遅延,チャネル充電時間が短くなっていることもわかった.また,寄生抵抗を低減するためにソース・ドレイン間距離を2μmから1.5μmに短縮した45nmゲートMIS-HEMTの場合に,300Kで156GHz,16Kで194GHzというf_Tの値が得られた.
社団法人電子情報通信学会の論文
2007-11-20