フルバンドモデルに基づく AlGaN/GaN HEMTの衝突イオン化の理論検討

摘要

フルバンドモンテカルロ法を用いて、AlGaN/GaN HEMTにおける衝突イオン化を解析した。フルバンドモデルに基づいた厳密計算から、バンド指数を考慮した衝突イオン化確率を求めた。ゲート長およびゲ一ト、ドレィン間距離が各々1μmのデバイスにおいて、ドレイン電圧が200V以上のときに衝突イオン化が起こつた。しかし、衝突イオン化によるドレイン電流の増加は300V以上で顕著となった。ドレイン電圧と衝突イオン化の関係にっいて調べた結果、両者の関係は単調增加ではなく、300～400Vの間で増加が抑制された。本研究から、衝突イオン化確率が電子エネルギーだけではなく、バンド指数の電子状態に強く依存することが改めて確認された。%Impact ionization in AlGaN/GAN HEMTs have been studied based on full-band Monte Carlo model. The impact ionization transition rates with respect to the band index were calculated by the developed rigorous full-band model. The device with gate length of 1μm and gate-to-drain distance of 1μm demonstrated an onset of impact ionization at drain voltages above 200 V, whereas significant drain current increase was verified at drain voltages over 300 V. The number of impact ionization process did not increase monotonically with the drain voltage and its increase rate was suppressed in drain voltage range from 300 to 400 V. The calculated results suggest that the transition rate of impact ionization in GaN is strongly dependent on the band index as well as the electron energy.