Nový koncept výkonového GaN tranzistora

Polovodiče na báze nitridu gália (GaN) sú čoraz viac využívané pre výrobu vysoko efektívnych prevodníkov výkonu. Našim kolegom sa podarilo potvrdiť funkčnosť originálneho konceptu vertikálneho výkonového tranzistora.

Moderné GaN výkonové tranzistory s laterálnou geometriou kanála sú postupne komercionalizované a využívané v praxi. Oproti tomuto konceptu je vertikálna geometria užitočná pre zvýšenie výkonu súčiastok a potlačenie parazitných efektov ako sú samo-ohrev a nestabilita výstupného prúdu. Príprava vertikálnych štruktúr je však pomerne zložitá, keďže zahŕňa pre GaN zložitú dierovú dotáciu alebo nano-tvarovanie pomocou elektrónovej litografie. Náš kolega Ján Kuzmík nedávno navrhol a patentoval zjednodušenú prípravu vertikálneho tranzistora s použitím uhlíkom dotovaného semi-izolačného GaN kanála. V aktuálnej práci po prvýkrát demonštrujeme funkčnosť tohto nového konceptu. Robustná konštrukcia súčiastky bez nutnosti dierovej dotácie, dobrá škálovateľnosť prierazného napätia bez zníženia elektrónovej dotácie driftovej oblasti a vysoká pohyblivosť elektrónov v kanáli môžu byť hlavné prínosy tohoto konceptu. Naša štúdia preto predstavuje impulz pre ďalší vývoj.

Popis obrázku: Schématický prierez GaN vertikálnym  tranzistorom.

Šichman, P., Stoklas, R., Hasenöhrl, S., Gregušová, D., Ťapajna, M., Hudec, B., Haščík, Š., Hashizume, T., Chvála, A., Šatka, A., and Kuzmík, J.: Vertical GaN transistor with semi-insulating channel, Physica Status Solidi (a) 220 (2023) SI2200776.