mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2017-5-2-40-46mireabulletin-55Research ArticleМИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА. ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯMICRO- AND NANOELECTRONICS. CONDENSED MATTER PHYSICSПОВЫШЕНИЕ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ПРИБОРА PHEMT НА ОСНОВЕ GaAs С ПОМОЩЬЮ ПРОФИЛИРОВАННОГО ДЕЛЬТА-ЛЕГИРОВАНИЯ ОЛОВОМGaAs PHEMT PERFORMANCE INCREASE USING DELTA-DOPING IN THE FORM OF NANOWIRES OF TIN ATOMSЯчменевА. Э.YachmenevA. E.alex.svch@yandex.ruРыжийВ. И.RyzhiiV. I.noemail@neicon.ruМальцевП. П.MaltsevP. P.noemail@neicon.ruИнститут сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН (ИСВЧПЭ РАН)РоссияInstitute of Ultra High Frequency Semiconductor Electronics, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники РАН (ИСВЧПЭ РАН), Московский технологический университетРоссияInstitute of Ultra High Frequency Semiconductor Electronics, Russian Academy of Sciences, Moscow Technological University,Russian Federation201728042017524046Copyright © Ячменев А.Э., Рыжий В.И., Мальцев П.П., 20172017Ячменев А.Э., Рыжий В.И., Мальцев П.П.Yachmenev A.E., Ryzhii V.I., Maltsev P.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/55

Методом молекулярно-лучевой эпитаксии получены образцы структур типа PHEMT (pseudomorphic high electron mobility transistor) с профилем дельта-легирования в виде нанонитей из атомов олова на вицинальных подложках GaAs, разориентированных на 0.3 градуса относительно точной ориентации (100). Выполнено исследование электронного транспорта в таких структурах. Установлено, что неоптимальная температура роста закрывающих высаженные атомы олова слоев приводит к деградации электрофизических параметров образцов и предотвращает формирование одномерных каналов из атомов олова. На вольтамперных характеристиках образцов обнаружена анизотропия тока насыщения при протекании тока вдоль и поперек нанонитей, связанная с формированием квазиодномерного потенциального рельефа в дельта-слое. Изготовлены полевые транзисторы специальной топологии для протекания тока в ортогональных направлениях и измерены их частотные характеристики. Обнаружена сильная анизотропия частотных характеристик в зависимости от направления протекания тока. Для параллельного направления значение коэффициента усиления MSG (maximum stable gain) находится на уровне лучших GaAs PHEMT.

The PHEMT epitaxial structures with a doping profile in the form of tin nanowires were fabricated using vicinal GaAs substrate disoriented by 0.3° in relation to accurate orientation (100). Investigation of electron transport properties of the structures with nanowires of tin atoms on vicinal GaAs substrates have been presented. It was determined that non-optimal growth temperature of cap layers leads to degradation of electrophysical parameters of the samples and prevent forming of tin one-dimensional channels. Anisotropy of the saturation current on current-voltage characteristics was obtained when current flow along and across nanowires. Field effect transistors with special topology for orthogonal current flow were fabricated and frequency characteristics were measured. The evident anisotropy of the frequency characteristics for PHEMT was shown. Gain coefficient MSG (Maximum Stable Gain) of the fabricated PHEMT for current flow along nanowires correlates to best-achieved values of MSG for GaAs PHEMT.

оловонанонитианизотропиявольтамперные характеристикиполевой транзисторPHEMTtinnanowiresanisotropycurrent-voltage characteristicfield-effect transistorReferencesLee D., Liu Z., Palacios T. GaN high electron mobility transistors for sub-millimeter wave applications // Jap. J. Appl. Phys. 2014. V. 53. № 10. P. 100212.Lee D., Liu Z., Palacios T. GaN high electron mobility transistors for sub-millimeter wave applications // Jap. J. Appl. Phys. 2014. V. 53. № 10. P. 100212.Huang T., Liu Z., Zhu X. DC and RF performance of gate-last AlN/GaN MOSHEMTs on Si with regrown source/drain // IEEE Transactions on Electron Devices. 2013. V. 60. № 10. P. 3019-3024.Huang T., Liu Z., Zhu X. DC and RF performance of gate-last AlN/GaN MOSHEMTs on Si with regrown source/drain // IEEE Transactions on Electron Devices. 2013. V. 60. № 10. P. 3019-3024.Dae-Hyun K., Brar B., del Alamo J. fT=688 GHz and fmax=800 GHz in LG=40 nm In0.7Ga0.3As MHEMTs with gm_max > 2.7 mS/μm // IEEE Int. Electron Devices Meeting. USA. Washington, DC. 5-7 Dec. 2011. P. 13.6.1-13.6.4 (http://www.ieee-iedm.org).Dae-Hyun K., Brar B., del Alamo J. fT=688 GHz and fmax=800 GHz in LG=40 nm In0.7Ga0.3As MHEMTs with gm_max > 2.7 mS/μm // IEEE Int. Electron Devices Meeting. USA. Washington, DC. 5-7 Dec. 2011. P. 13.6.1-13.6.4 (http://www.ieee-iedm.org).Федоров Ю.В., Михайлович С.В. Перспективы замены арсенидных МИС на нитридные // Нано- и микросистемная техника. 2016. Т. 18. № 4. P. 217-223.Федоров Ю.В., Михайлович С.В. Перспективы замены арсенидных МИС на нитридные // Нано- и микросистемная техника. 2016. Т. 18. № 4. P. 217-223.Leburton J. Size effects on polar optical phonon scattering of 1-D and 2-D electron gas in synthetic semiconductors // J. Appl. Phys. 1984. V. 56. P. 2850-2855.Leburton J. Size effects on polar optical phonon scattering of 1-D and 2-D electron gas in synthetic semiconductors // J. Appl. Phys. 1984. V. 56. P. 2850-2855.Bockelmann U., Bastard G. Phonon scattering and energy relaxation in two-, one-, and zero-dimensional electron gases // Phys. Rev. B. 1990. V. 42(14). P. 8947-8951.Bockelmann U., Bastard G. Phonon scattering and energy relaxation in two-, one-, and zero-dimensional electron gases // Phys. Rev. B. 1990. V. 42(14). P. 8947-8951.Lin Z.C., Hsieh W.H., Lee C.P., Suen Y.W. Mobility asymmetry in InGaAs/InAlAs hetrostructures with InAs quantum wires // Nanotechnology. 2007. № 18. P. 075403-1-075403-3.Lin Z.C., Hsieh W.H., Lee C.P., Suen Y.W. Mobility asymmetry in InGaAs/InAlAs hetrostructures with InAs quantum wires // Nanotechnology. 2007. № 18. P. 075403-1-075403-3.Thelander C., Froberg L., Rehnstedt C., Samuelson L., Wernersson L. Vertical enhancement-mode InAs nanowire field-effect transistor with 50-nm wrap gate // IEEE Electron. Dev. Lett. 2008. № 29 (3). P. 206-208.Thelander C., Froberg L., Rehnstedt C., Samuelson L., Wernersson L. Vertical enhancement-mode InAs nanowire field-effect transistor with 50-nm wrap gate // IEEE Electron. Dev. Lett. 2008. № 29 (3). P. 206-208.Zhao X., Alamo J. Nanometer-scale vertical-sidewall reactive ion etching of InGaAs for 3-D III-V MOSFETs // IEEE Electron. Dev. Lett. 2014. № 35 (5). P. 521-523.Zhao X., Alamo J. Nanometer-scale vertical-sidewall reactive ion etching of InGaAs for 3-D III-V MOSFETs // IEEE Electron. Dev. Lett. 2014. № 35 (5). P. 521-523.Сеничкин А.П., Бугаев А.С., Ячменев А.Э., Клочков А.Н. Наноразмерная структура с квазиодномерными проводящими нитями олова в решетке GaAs: пат. 2520538 Рос. Федерация. № 2012146629/28; заявл. 02.11.2012; опубл. 27.06.2014. Бюл. № 18.Сеничкин А.П., Бугаев А.С., Ячменев А.Э., Клочков А.Н. Наноразмерная структура с квазиодномерными проводящими нитями олова в решетке GaAs: пат. 2520538 Рос. Федерация. № 2012146629/28; заявл. 02.11.2012; опубл. 27.06.2014. Бюл. № 18.Сеничкин А.П., Бугаев А.С., Ячменев А.Э. Особенности вольт-амперных характеристик системы нанонитей из атомов олова, встроенных в кристалл арсенида галлия // Нано- и микросистемная техника. 2012. № 11. P. 52-54.Сеничкин А.П., Бугаев А.С., Ячменев А.Э. Особенности вольт-амперных характеристик системы нанонитей из атомов олова, встроенных в кристалл арсенида галлия // Нано- и микросистемная техника. 2012. № 11. P. 52-54.Осадчий В.М. Моделирование распределения электронов в структурах AlGaAs/GaAs (δ-Si), выращенных на вицинальных поверхностях // ФТП. 1999. № 33 (10). P. 1229-1231.Осадчий В.М. Моделирование распределения электронов в структурах AlGaAs/GaAs (δ-Si), выращенных на вицинальных поверхностях // ФТП. 1999. № 33 (10). P. 1229-1231.Hsi-Tsung L., Chao-Hong C., Shih-Chun L., I-Te C., Wen-Kai W., Shinichiro T. 6 Inch 0.1 μm GaAs pHEMT technology for E/V band application // CS MANTECH Conference. 2011. May 16-19. Palm Springs, California. USA (http://www.csmantech.org/).Hsi-Tsung L., Chao-Hong C., Shih-Chun L., I-Te C., Wen-Kai W., Shinichiro T. 6 Inch 0.1 μm GaAs pHEMT technology for E/V band application // CS MANTECH Conference. 2011. May 16-19. Palm Springs, California. USA (http://www.csmantech.org/).High-performance 150 nm mHEMT on GaAs grown using MOCVD // Semiconductor TODAY. 2011. № 6 (6). P. 80-81.High-performance 150 nm mHEMT on GaAs grown using MOCVD // Semiconductor TODAY. 2011. № 6 (6). P. 80-81.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.