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Enregistrement W4245894882 · doi:10.1149/ma2017-02/31/1320

(Invited) Simulation Study of High Voltage Vertical GaN Nanowire Field Effect Transistors

2017· article· en· W4245894882 sur OpenAlexaff
Gourab Sabui, Vitaly Z. Zubialevich, Pietro Pampili, Mary White, P. J. Parbrook, Mathew McLaren, Miryam Arredondo, Z. John Shen

Notice bibliographique

RevueECS Meeting Abstracts · 2017
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueGaN-based semiconductor devices and materials
Établissements canadiensQueen's University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésMaterials scienceOptoelectronicsGallium nitrideNanowirePower semiconductor deviceEpitaxyTransistorSubstrate (aquarium)Engineering physicsNanotechnologyElectrical engineeringLayer (electronics)VoltageEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

A Nanostructured GaN Device Architecture for Power Applications Z. John Shen, Gourab Sabui , Vitaly Z. Zubialevich, Mary White, Pietro Pampili, Peter J. Parbrook, Mathew McLaren, Miryam Arredondo-Arechavala Gallium nitride (GaN) has emerged as a promising material for development of power semiconductor devices owing to its high critical electric field, large bandgap and superior transport properties. The unique properties of GaN have prompted realization of power devices both in a lateral (high electron mobility transistors (HEMTs)) and a vertical layout (bulk GaN on GaN devices). GaN power devices show extremely low conduction and switching losses and holds the key to extremely low-loss and high-efficiency power converters of the future. However, GaN power devices have been plagued with several inherent drawbacks preventing a ubiquitous adoption of GaN as the material of choice for power switches. The most critical trade-off has been the choice of substrate for the growth of GaN epitaxy: a high performance, high-cost native substrate against a low-cost, non-native substrate with associated reliability issues. For GaN to thrive as a superior successor to Si, a low cost, high performance epitaxy with improved reliability is expected moving forward. Current lateral HEMTs and vertical GaN on GaN devices are inadequate to address this trade-off. A novel nanostructured approach to GaN power devices is proposed in this paper. The unique property of GaN nanowires is its ability to elastically relax in the lateral direction, and accommodate lattice mismatch with non-native substrate through pseudomorphic growth without dislocation formation as compared to thin-film heterostructures. Experimental studies have shown self-induced GaN NWs grown with a high surface to volume ratio on a Si substrate have a non-polar side face and is virtually free of threading dislocations and other structural defects. Power devices grown on a nano-GaN epitaxy theoretically have the potential to bypass the reliability concerns associated with a non-native substrate but still deliver comparable or even superior performance, albeit at a low-cost. Schottky barrier diodes are designed and fabricated based on the nano-GaN concept. Fabricated diodes grown on a Sapphire substrate show distinct rectifying properties blocking voltages of 100 V. Despite repetitive biasing, the devices did not show any sign of current collapse. Design optimization of the nanowire Schottky barrier diode (NWSBD) is performed using 3D TCAD drift-diffusion simulations and semiconductor-oxide interaction was utilized to push the performance of the NWSBDs beyond the unipolar limit of GaN. The optimized NWSBD show the potential to block voltages upwards of 650 V working under present fabrication constraints of doping concentrations and pillar height. Simulated characteristics predict superior V RB 2 /R ON FoM, outperforming both the lateral HEMTs and the vertical GaN on GaN devices. A fully controlled, three terminal nanowire field effect transistor (NWFET) is also investigated using 3D TCAD drift-diffusion modeling. The NWFET can be operated in both normally-off and normally-on modes based on design and requirements. The 3D gate around the nanowires coupled with a strong dielectric REduced SURface Field (RESURF) effect allows this architecture to block voltages beyond the 1D unipolar material limit of GaN in the reverse bias. With proper design, highly desirable linear voltage to pillar height scaling can be achieved for the NWFET. Breakdown voltages of more than 900 V is predicted, with superior V RB 2 /R ON and Q GD x R DS(ON) figure of merits. Despite lacking a body-diode, the NWFETs being quasi-symmetrical enables current conduction in the 3 rd quadrant itself by self-commutated reverse conduction with a very low voltage drop. The nanowire architecture holds great potential to produce power rectifiers and controlled FETs with high performance, improved reliability and ruggedness and in a cost-effective way.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,098
Score d'incertitude au seuil0,652

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,016
Tête enseignante GPT0,273
Écart entre enseignants0,258 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2017
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