The GaN based devices with respect to most parameters exceed the devices based on traditional semiconductor materials. The AlGaN-transistors are the devices, operating in the depletion mode. For most applications it is necessary to implement the operating mode E , when the current in the channel is closed at zero gate voltage. In this paper the novel method namely using the p -GaN layer under the gate has been considered. The plasma-chemical removal of p -GaN layer in the non-gated active region has been chosen as a formation method of this layer. In this case the challenges, namely the non-uniformity in the depth of etching and poor control of the etching rate, arise. To exclude these problems, the heterostructures with additional AlN barrier layer has been developed. The research results of the heterostructure parameters affecting the carrier concentration in the channel, and, respectively, the transistor output characteristics have been presented and the developed design process has been shown. According to it the normally-off transistors have been formed. The maximum drain current in the open state is 350 mA/mm at 4 V gate voltage and the breakdown voltage is about 550 V in closed state at 0 V gate voltage.
Традиционные AlGaN/GaN-транзисторы - приборы, работающие в режиме обеднения. Для большинства применений необходимо реализовывать Е -режим работы, когда ток в канале не течет при нулевом напряжении на затворе. Возможность реализации работы транзистора в Е -режиме открывает широкие перспективы для проектирования цифровых схем и силовых устройств. В работе рассмотрен новый способ формирования нормально-закрытых транзисторов, работающих в Е -режиме, - использование p -GaN-слоя под затвором. В качестве метода формирования данного слоя выбрано плазмохимическое удаление p -GaN-слоя вне затвора. При этом возникают проблемы неоднородности травления по глубине и плохого контроля скорости травления. Разработана гетероструктура с дополнительным барьерным слоем AlN, который является стоп-слоем при травлении. Приведены результаты исследования влияния различных параметров гетероструктуры на концентрацию носителей в канале и, соответственно, на выходные характеристики транзистора, разработан технологический маршрут. По разработанному технологическому маршруту сформированы образцы нормально-закрытых транзисторов, максимальный ток стока которых в открытом состоянии составляет 350 мА/мм при напряжении на затворе 4 В, пробивное напряжение - около 550 В в закрытом состоянии при 0 В на затворе.