在 \(\beta \)-Ga2O3 通道中对 Si、Se、S 和 Sn 进行选择性 10 纳米掺杂，以提高 nano-AlN/\(\beta \)-Ga2O3 MOSHEMT 的线性度和开启能

摘要

本文对AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMTs进行了深入研究，这些MOSHEMTs在β-Ga₂O₃通道的精确10纳米区域内选择性地掺入了硅（Si）、硫（S）、硒（Se）或锡（Sn）。利用β-Ga₂O₃固有的超宽带隙，通过掺杂显著提高了电子电荷密度并提升了器件性能。我们的对比研究表明，硅是最佳的掺杂剂，能够实现最高的电子电流密度（约6×10⁵ A/cm²）和卓越的电子迁移率（在异质界面处超过110 cm²/Vs）。这种出色的性能得益于硅的低激活能（在2×10¹⁹ cm⁻³浓度下为2.5%）以及高效的载流子生成能力，从而形成了密度高达10¹³ cm⁻²的强健二维电子气（2DEG）。掺硅的MOSHEMT在直流（DC）、射频（RF）和线性度方面表现出色，对跨导及其高阶导数（g₂、g₃）的详细分析显示，其失真显著降低且动态范围得到扩展。这些结果凸显了掺硅的AlN/β-Ga₂O₃ MOSHEMT作为高线性度、高效率器件的巨大潜力，完全能够满足下一代射频和功率电子应用的严苛要求。