HFET에 대해서(AlGaN/GaN)

소개

HFET(heterojunction field-effect transistor)중에서 AlGaN/GaN소자를 중심으로 설명한 리포트입니다.

목차

HFET란
2DEG (2 Dimension Electron Gas)
HFET에서 반절연성 GaN 박막의 필요성
Wide Bandgap semiconductor의 특징

본문내용

HFET(heterojunction field-effect transistor)는 AlGaN/GaN 나 AlGaAs/GaAs 같은 서로 다른 재료가 결합하여 만들어진 이종접합 FET를 말한다. 넓은 밴드갭(wide bandgap)을 가진 화합물을 이용한 이종접합구조 트랜지스터는 고온, 고출력 그리고 고주파수 전자소자 응용을 위한 매우 훌륭한 물질로써 연구가 활발하게 진행되고 있다. 왜냐하면 HFET는 높은 항복전압(breakdown voltage)을 가지는 넓은 밴드갭과 높은 전자포화속도(electron saturation velocity) 그리고 이종 접합계면에서 생기는 큰 전도대 오프셋(conduction band offset)과 편극에 의한 높은 면 전하밀도(sheet charge density)를 가지는 질화물반도체 이용하여 제작되기 때문이다. 오늘날 휴대전화와 같은 무선통신과 제 3세대 그리고 제 4세대 무선망의 확대는 RF(radio frequency)와 마이크로파 영역의 파워증폭기(power amplifier)에 대한 관심과 필요성 증가에 따라서 질화물 반도체를 이용한 HFET의 필요성을 더욱 증가시키고 있다. 또한 자동차, 항공 시스템에서 요구하는 고출력, 고온의 소자에 대한 필요성의 증가 또한 질화물반도체를 이용한 HFET의 발전을 촉진시키고 있다. 즉 HFET는 앞으로의 전자시스템이 요구하는 사항을 만족시킬 수 있는 소자라고 말할 수 있다.
아래의 [그림1]을 보면 HFET의 구조와 동작원리에 대해서 알 수가 있다. HFET의 Sub로 사용되는 물질은 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC)가 기존에 사용되었는데 이는 결함이 적은 우수한 GaN층을 Sub 위에 성장시키기 위해서 이다. 최근에는 Si 기판에 GaN층을 성장시키는 것도 가능하다고 한다. 일반적인 동작원리는 기존의 MOSFET와 거의 동일하다. 특이사항이 있다면 서로 다른 밴드캡을 가진 물질의 이종접합에 따라 2차원 전자기체가 유도되어 전자의 이동속도, 전력밀도 등의 많은 부분의 소자 특성이 기존의 MOSFET에 비해서 개선되어졌다는 것이다. [그림1]에서 보듯이 GaN와 AlGaN층 사이에 2DEG가 유도되어 채널역할을 수행한다.

참고자료

· ▻http://www.papersearch.net/KissShop/Sh_Main.aspx
· ▻http://www.kieeme.or.kr/home/kor/
· ▻http://www.riss4u.net/index.jsp