引言
GaN基高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)具有较高的功率密度和工作频率，可以在保持高性能的同时，降低功耗，提高能源利用效率，有助于实现绿色通信和可持续发展[1]。然而传统的GaN HEMT存在严重的非线性问题，跨导在较高漏极电流下迅速降低，并且漏压越大，该现象越明显，导致器件线性度比理论情况低。GaN HEMT非线性的成因一方面是由于器件的源串联电阻会随着漏极电流增大出现非线性增大，导致器件跨导减小[2]，另一方面是因为高栅压下沟道电子浓度升高，受到的光学支声子散射增加，导致电子迁移率和饱和速率下降[3-4]。
为了从器件结构和材料方面提高GaN HEMT的线性度，目前已经形成了多条技术路线，利用极化掺杂效应AlGaN组分缓变沟道中产生呈三维分布的自由电子[5-7]、金属-绝缘体-半导体（MIS）结构 HEMT[8]，多阈值耦合器件[9]、双沟道器件[10-11]、使用InGaN作为沟道材料的器件[12]、改善势垒层结构[13]以及Fin HEMT[14]等，但最终都是要落实于调节栅控、增大载流子迁移率和饱和速率。
硅基射频技术的发展已经证明了基于TCAD的协同设计方法在复杂器件架构工程中的优势[15]，在GaN基器件设计中同样可以大大节省器件设计时间并优化器件性能[16]，最终降低成本和开发时间。
基于以上，提出并采用Silvaco TCAD仿真软件仿真了一种基于缓变组分AlGaN和InGaN复合沟道的高线性GaN HEMT。该结构具有由缓变组分AlGaN层和InGaN层组成的复合沟道，在准三维分布电子气下形成次沟道，该结构下电子呈三维电子气和二维电子气双沟道分布，增大电子饱和速率，展宽跨导分布，从而提高器件线性度。
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作者信息：
李世权，蔡利康，林罡，章军云
（南京电子器件研究所，江苏 南京 210016）
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