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Polarization-Graded High-Electron-Mobility Transistors for Improved Johnson's Figure of Merit
Indexado
WoS WOS:001227776000001
Scopus SCOPUS_ID:85193470593
DOI 10.1002/PSSA.202300923
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Polarization grading in AlGaN/GaN-based high-electron-mobility transistors (HEMTs) is a promising device design option that can improve linearity, speed, power, and noise performance for use in millimeter-wave applications. This work investigates the potential of compositionally graded HEMT heterostructures to enhance device breakdown through lateral electric field engineering while maintaining a high device cutoff frequency (f(T)) due to reduced longitudinal optical (LO) phonon scattering. The impact of polarization grading on electric field profile is compared with conventional gate-integrated mini-field plates (mini-FPs). It is also observed that polarization grading can augment the efficacy of gate-connected FPs, further enhancing performance. Using physics-based 2D device simulations, it is demonstrated that polarization engineering via polarization grading enhances breakdown (V-BD) while preserving high f(T), resulting in a Johnson's figure of merit (JFOM = f(T) x V-BD), that is, approximate to 2.4x that of a conventional abrupt-junction HEMT. This improvement represents a significant advancement over the approximate to 1.25x to approximate to 2x increase achieved with the use of mini-FPs alone in HEMTs.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Physics, Condensed Matter
Physics, Applied
Materials Science, Multidisciplinary
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Venkatesan, Nivedhita - UNIV NOTRE DAME - Estados Unidos
College of Engineering - Estados Unidos
2 Silva-Oelker, Gerardo Hombre Universidad Mayor - Chile
3 Turner, Wesley - UNIV NOTRE DAME - Estados Unidos
College of Engineering - Estados Unidos
4 Moon, Jeong Sun - HRL Labs LLC - Estados Unidos
HRL Laboratories - Estados Unidos
5 Fay, Patrick Hombre UNIV NOTRE DAME - Estados Unidos
College of Engineering - Estados Unidos

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Financiamiento



Fuente
National Science Foundation
US National Science Foundation

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work was supported in part by the US National Science Foundation, grant ECCS-2303897.
This work was supported in part by the US National Science Foundation, grant ECCS\u20102303897.

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