P(VDF-TrFE)铁电聚合物调控下的AlGaN/GaN MOS-HEMT性能优化

本研究聚焦于极化P(VDF-TrFE)铁电聚合物在铝镓氮/镓氮金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管（AlGaN/GaN MOS-HEMTs）中的应用。P(VDF-TrFE)是一种具有特殊电荷调控能力的聚合物，其门控技术对于改进微电子器件性能具有潜在价值。在实验中，通过施加外部电场，P(VDF-TrFE)的极化作用使得氢离子部分地吸附到AlGaN表面并正向排列，这种现象被称为正极化。这一过程导致AlGaN/GaN界面处的导带位置下降，进而提升了二维电子气体（2-DEG）的密度。 在AlGaN/GaN MOS-HEMT的源极/漏极访问区，2-DEG密度的增加直接影响了器件的电学特性。由于2-DEG是驱动HEMT电流的关键，更高的密度意味着更低的源极/漏极串联电阻。这意味着在相同的电压下，电流可能会显著增大，从而提高了器件的开关速度和放大能力。这对于高性能微电子设备的设计和优化具有重要意义。 为了深入理解P(VDF-TrFE)铁电膜的特性以及它如何影响HEMT的性能，研究人员采用了多种先进的表征技术。原子力显微镜（AFM）被用来评估薄膜的微观形貌和表面粗糙度，而X射线衍射（XRD）则用于分析薄膜的晶格结构和相组成。铁电磁滞回线测量则提供了关于铁电材料磁学特性的信息，这对于评估其作为门控介质的稳定性至关重要。 这项研究展示了利用极化P(VDF-TrFE)铁电聚合物作为门控手段在AlGaN/GaN MOS-HEMTs中的潜在优势，包括提升器件性能、优化电子传输路径以及改善器件的电荷控制能力。这一发现可能推动新型高性能电子器件的研发，尤其是在射频和微波应用领域。