根据《IEEE电子器件快报》,南京邮电大学首次将发光二极管(LED)和增强型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)集成到硅基氮化镓(GaN)外延晶片上。该研究小组还展示了MOSFET在同一平台上控制氮化铟镓(InGaN)LED的能力。研究人员希望这种单片式光学电子集成电路(OEIC)可以实现智能照明、显示器和可见光通信(VLC)之类的应用。
硅衬底III型氮化物结构包括一个250nm InGaN / GaN多量子阱(MQW)层,该层夹在n型和p型GaN之间,用于发光二极管中,晶片的直径为2英寸,厚300μm。使用n-GaN作为源极和漏极形成晶体管,而沟道穿过未掺杂的GaN层。绝缘层和栅极电介质由100nm二氧化硅(SIO2)组成。通道长度为20μm,凹环中心的半径为135μm。蚀刻去除p-GaN和InGaN / GaN层。使用PECVD施加SiO2并通过反应离子蚀刻进行图案化。
在1V漏极偏置下,亚阈值行为非常差,研究人员希望通过四甲基氢氧化铵(TMAH)或氟处理来改善亚阈值行为,以减少凹槽侧壁的表面粗糙度。相比之下,阈值电压为6.01V,峰值跨导为3.78μS/ mm,导通电阻为7.96Ω-m,漏极偏压为0.1V。栅极和漏极泄漏电流分别为120nA / mm(0V漏极,12V栅极)和5μA/ mm(5V漏极,0V栅极)。
在直流测试中,在12V栅极电势下的最小导通电阻为5Ω-m。该团队评论说:“尽管与一些已发布的基于GaN的FET相比,其输出电流相对较低,但MOSFET仍可以满足众多低功耗应用的要求,尤其是用于电流从几微安到几百微安的微型LED。”