HEMTのテラヘルツ帯プラズマ共鳴に与える寄生ゲートフリンジ容量の影響

摘要

Influence of fringing electric field due to nonideality of the gate-two-dimensional electron gas (2DEG) channel capacitance on fundamental resonant frequency of plasma waves in the high-electron mobility transistor (HEMT) channel was investigated. Cascaded transmission line (TL) equivalent circuit model was developed to represent the gated and ungated fringed regions of the 2DEG channel. Spatial distribution of sheet electron density in the fringed region of the 2DEG channel and expression for fundamental resonant frequency of plasma oscillation were obtained. Results of calculation and IsSpice simulation based on cascaded TL model show that fringing effects can be the cause of the fundamental plasma frequency reduction. The results obtained are in rather good agreement with experimental data.%高電子移動度トランジスタ（HEMT）の2次元電子ガス（2DEG）チャネル内で励起されるプラズモンの基本共鳴周波数に及ぼすゲートーチャネル間寄生容量に伴うフリンジング電界の影響を検討した。2DEGチャネルの真性ゲート領域と非ゲート領域部のフリンジング効果を表現するためにカスケード伝送線路（TL）等価回路モデルを新たに導入し、本等価回路モデルに基づいて2DEGチャネルのフリンジング領域のシート電子密度の空間分布と基本プラズモン共鳴周波数の表現式を導出した。解析式による計算結果とカスケードTLモデルに基づくIsSpiceシミュレーション結果はともに、フリンジング効果が基本プラズモン周波数の低下要因となることを示している。提案するモデルは、従来モデルに比して実験データをよく説明できる。