SCI
SCIE
SCOPUS
1/<i>f</i> noise characteristics of AlGaN/GaN HEMTs with periodically carbon-doped GaN buffer layer
저자
Im, Ki-Sik ; Choi, Jinseok ; Hwang, Youngmin ; An, Sung Jin ; Roh, Jea-Seung ; Kang, Seung-Hyeon ; Lee, Jun-Hyeok ; Lee, Jung-Hee
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학술지명
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발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
-
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>We investigate the DC and 1/<I>f</I> noise properties in Al<SUB>0.25</SUB>Ga<SUB>0.75</SUB>N/GaN high-electron mobility transistors (HEMTs) with two types of 2 μm-thick periodically carbon-doped GaN buffer layer (PC-doped GaN buffer) with and without inserting the 30 nm-thick Al<SUB>0.05</SUB>Ga<SUB>0.95</SUB>N back barrier layer between the GaN channel layer and the PC-doped GaN buffer. The PC-doped GaN buffer layer consists of multiple layers of 12 nm-thick C-doped GaN layer with doping concentration of 1 × 10<SUP>18</SUP> cm<SUP>−3</SUP> and 50 nm-thick undoped GaN layer with unintentional n-typing concentration of 2 × 10<SUP>16</SUP> cm<SUP>−3</SUP>. A reference AlGaN/GaN HEMT with 2 μm-thick highly-resistive GaN buffer layer without C-doping is also fabricated for comparison. Similarly to the reference AlGaN/GaN HEMT, the AlGaN/GaN HEMTs with PC-doped GaN buffer show typical 1/<I>f</I> noise characteristics mainly due to the trapping effects at the AlGaN/GaN interface from subthreshold region to strong-accumulation region, which indicates that the deep trapping effects in the PC-doped GaN buffer layer is negligible, and experience the correlated mobility fluctuations (CMF), which is convinced from the drain current power spectral density (PSD) versus drain current. At off-state (deep-subthreshold region), on the other hand, the HEMTs with the PC-doped GaN buffer layer exhibit 1/<I>f</I> <SUP>2</SUP> noise characteristics, which are closely related to the generation-recombination (g-r) noise caused by the spatial trapping/detrapping process between the deep acceptor in the C-doped layer and the shallow donor in the undoped layer in the PC-doped GaN buffer, while the reference HEMT still shows typical 1/<I>f</I> noise characteristics.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Noise characteristics in AlGaN/GaN HEMTs with/without PC-doped buffer layer were investigated. </LI> <LI> PC-doped buffer layer consists of 12 nm-thick carbon-doped GaN and 50 nm-thick un-doped GaN. </LI> <LI> All devices exhibited 1/<I>f</I> noise properties and CMFs from subthreshold to strong-accumulation. </LI> <LI> At off-state, PC-doped buffer devices exhibited 1/<I>f</I> <SUP>2</SUP> noise properties at frequency > 40 Hz. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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