초록 ▼

차세대 정보통신용 초고속 전자 소자로서 유망한 InGaAs/InAlAs HEMT 의 성공적인 제작을 위한 구성 재료에 대한 최적결정성장 확립 및 제작 그리고 초고주파 특성에 대한 연구를 수행하였다. 특히 buffer 층이나 MD 층에 사용되는 InAlAs 에 대한 결정 성장 조건에 따른 전기적/광학적 특성에 대한 자세한 연구를 하였으며, miscibility gap에 기인한 alloy clustering 이 재료 특성 및 소자 특성에 크게 영향을 끼치는 것을 알았다. 이러한 문제점은 (InAs)n(AlAs)n UTSL 을 사용하

차세대 정보통신용 초고속 전자 소자로서 유망한 InGaAs/InAlAs HEMT 의 성공적인 제작을 위한 구성 재료에 대한 최적결정성장 확립 및 제작 그리고 초고주파 특성에 대한 연구를 수행하였다. 특히 buffer 층이나 MD 층에 사용되는 InAlAs 에 대한 결정 성장 조건에 따른 전기적/광학적 특성에 대한 자세한 연구를 하였으며, miscibility gap에 기인한 alloy clustering 이 재료 특성 및 소자 특성에 크게 영향을 끼치는 것을 알았다. 이러한 문제점은 (InAs)n(AlAs)n UTSL 을 사용하여 개선될 수 있으며, 이를 이용한 새로운 소자 구조에 대하여 제안하였다.
최적화된 결정성장 조건을 사용하여 성장된 InGaAs HEMT 는 상온에서 17,900 cm2/v-s 저온에서 70,000 cm2/v-s 이상의 우수한 전하이동도를 보였으며, 이러한 HEMT의 전송특성을 이해하기 위하여 finite difference 방법 및 Kohn-Lottinger Hamiltonian 을 이용한 self-consistent 계산법을 개발하여 정확한 band diagram 을 구하였으며, 이 방법은 소자구조의 최적화에 사용될 것이다. Dual gate 0.1 ㎛ mushroom gate InGaAs HEMT 를 e-beam lithography를 이용하여 제작 하였으며, gm,ext = 660 ms/mm, fT = 160 GHz, fmax = 220 GHz, 그리고 10 GHz 에서 noise figure 가 0.5 dB 인 아주 우수한 dc 및 초고주파 특성을 보여주고 있다.
Gate recess depth 및 Idss 에 대한 잡음특성 변화에 대한 연구로부터 channel 주위의 roughness 및 gate diode 특성의 중요성을 알수 있었고, 넓은 Idss 영역에서 0.5 dB 의 잡음지수를 얻었다.

Abstract ▼

The growh conditions of strained InGaAs HEMT grown on InP substrate are optimized to obtain the high performance HEMT devices operating at high frequencies. First, the alloy clustering behavior of InAlAs are studied by deep level transient spectroscopy, Hall mobility, photoluminescence measurments

The growh conditions of strained InGaAs HEMT grown on InP substrate are optimized to obtain the high performance HEMT devices operating at high frequencies. First, the alloy clustering behavior of InAlAs are studied by deep level transient spectroscopy, Hall mobility, photoluminescence measurments. It is found that the substrate temperature during the growth is important to reduce the alloy clustering of InAlAs causing the leakage current through the gate.
The HEMT with 0.1 ㎛ mushroom gate is fabrigated using a mix-and-match technique of photolithography and e-beam lithography, and the microwave performance is measured. A unit current gain frequency of 160 GHz and a unit power gain frequency of 220 GHz are obtained. The minimum noise figure of 0.5 dB at 10 GHz is also obtained, which is one of the best reported.

목차 Contents

• I. 개론...9
• II. 연구 내용 및 방법...13
• A. lno. 52Alo. 48As 의 전기적/광학적 특성...13
• B. (InAs)n(AlAs)n Monolayer Superlattice 및 lno. 52Alo. 48As 의 Raman 및 Spectroscopy 연구...25
• C. InGaAs/InAlAs HEMT 의 Low-Field Transfort 와 계면에 관한 연구...37
• D. HEMT의 제작 및 초고주파 특성...54
• III. 결론...63
• 참고문헌...65