원자층 증착법을 이용한 AlN 박막을 통한 AlGaN/GaN 이종접합의 전류 개선 연구

Abstract

본 연구에서는 얇은 AlGaN 장벽층을 갖는 AlGaN/GaN 이종접합 소자의 특성 향상을 위하여 원자층 증착법 방식을 이용한 AlN 박막을 적용한 결과에 관하여 연구하였다. 얇은 AlGaN/GaN 층 위의 AlN 박막 증착은 분극 효과를 향상시키며 이를 통해 계면의 이차원 전자가스 (2-dimensional electron gas, 2DEG) 농도가 증가하며 전류 특성 향상이 가능하다. 본 실험에서는 4nm의 얇은 AlGaN 장벽층을 갖는 AlGaN/GaN 이종접합 구조에 10nm 두께의 AlN 박막을 적용하였으며 이때 2DEG의 전자 농도가 급격하게 증가하는 것을 확인하였고 증가된 전자 농도는 통상적으로 사용되는 20nm 정도의 두꺼운 AlGaN 장벽층을 갖는 구조의 특성과 유사함을 확인하였다. 또한, AlN 박막과 함께 추가적인 SiNx 박막 패시베이션을 증착하였을 때 더욱 큰 2DEG의 전자 농도 및 전류량 증가를 확인하였다. 해당 연구 결과를 통해 AlGaN/GaN 이종접합 구조의 2DEG 특성을 원자층 증착법 방식을 이용한 박막 공정으로 획기적으로 향상 시킬 수 있음을 확인하였다.