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.
Изготовление омических контактов к гетеробиполярным наногетероструктурам характеризуется рядом особенностей. Помимо основного требования, заключающегося в необходимости обеспечения минимального уровня контактного сопротивления, контакты к данному типу структур имеют переходный слой, глубина проникновения которого не должна превышать толщину эмиттерного слоя из-за возможности закоротки эмиттер-базового p - n -перехода. Рассмотрено влияние основных технологических параметров вжигания омических контактов на их характеристики и проведена оптимизация процесса получения низкоомного омического контакта к областям гетеробиполярного транзистора. Исследованы омические контакты к n -слоям гетеробиполярных наногетероструктур на основе арсенида галлия, полученные методом послойного электронно-лучевого напыления Ge/Au/Ni/Au. Рассчитаны и исследованы с помощью растровой электронной микроскопии диффузионные профили распределения легирования примеси германия в зависимости от времени и температуры вжигания. На основе анализа границы раздела металл - полупроводник предложена методика вжигания омических контактов. Установлено, что вжигание в течение 60 с при температуре 398 °C позволяет получать омические контакты с низким сопротивлением, гладкой морфологией поверхности и минимальным размером переходного слоя.
Для карбида кремния задача получения низкоомных омических контактов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, несмотря на значительное количество экспериментальных данных, остается актуальной. В работе рассмотрено влияние состава Ni- и TiAl-металлизации, параметров процесса вжигания, подлегирования контактного слоя карбида кремния (SiC) ионами азота N, а также кристаллографической Si- или C-грани на сопротивление омических контактов к 6H-SiC n -типа проводимости. Установлено, что наибольшее влияние на процесс формирования омических контактов к 6H-SiC n -типа оказывает процесс вжигания, в результате которого контактное сопротивление снижается примерно в шесть раз. Процесс подлегирования контактного слоя N также снижает контактное сопротивление почти в четыре раза. В результате исследования установлено, что низкоомные контакты могут быть получены на обеих гранях с примерно одинаковым низким сопротивлением. Для С-грани оптимальной является TiAl-металлизация, а для Si-грани - Ni-метализация. Такой выбор металлизации позволяет получать омические контакты на обеих полярных гранях с примерно одинаковыми сопротивлениями порядка 2,5·10 Ом·см.
Приведены результаты разработки метода создания СВЧ-транзистора, в котором Т-образный затвор формируется с применением технологии наноимпринт литографии. Исследованы характеристики созданных GaAs p -HEMT-транзисторов. Разработанный транзистор имеет длину основания затвора порядка 250 нм и максимальную крутизну более 350 мСм/мм. Предельная частота усиления по току f составляет 40 ГГц при V =1,4 В, предельная частота усиления по мощности f - 50 ГГц при V =3 В.
Приведены результаты исследований терагерцовых детекторов с пространственной последовательно и параллельно соединенной транзисторной структурой на основе арсенид-галлиевой наногетероструктуры с асимметричным Т-образным затвором в каждом транзисторе. Показано, что детекторы демонстрируют фототоковый и фотовольтаический/фотопроводящий терагерцовые отклики без использования дополнительных антенных элементов. Измерена чувствительность свыше 1000 В/Вт и 50 мА/Вт соответственно для последовательного и параллельного соединения транзисторов. Получена эквивалентная мощность шума ниже 10 Вт/Гц.