中文引用格式： 李世權，蔡利康，林罡，等. 基于緩變復合溝道的高線性GaN HEMT仿真研究[J]. 電子技術應用，2026，52(1)：43-47.
英文引用格式： Li Shiquan，Cai Likang，Lin Gang，et al. Simulation study on high-linearity GaN HEMT featuring graded-composition composite channel[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(1)：43-47.
引言
GaN基高電子遷移率晶體管(GaN HEMT)具有較高的功率密度和工作頻率，可以在保持高性能的同時，降低功耗，提高能源利用效率，有助于實現(xiàn)綠色通信和可持續(xù)發(fā)展[1]。然而傳統(tǒng)的GaN HEMT存在嚴重的非線性問題，跨導在較高漏極電流下迅速降低，并且漏壓越大，該現(xiàn)象越明顯，導致器件線性度比理論情況低。GaN HEMT非線性的成因一方面是由于器件的源串聯(lián)電阻會隨著漏極電流增大出現(xiàn)非線性增大，導致器件跨導減小[2]，另一方面是因為高柵壓下溝道電子濃度升高，受到的光學支聲子散射增加，導致電子遷移率和飽和速率下降[3-4]。
為了從器件結構和材料方面提高GaN HEMT的線性度，目前已經形成了多條技術路線，利用極化摻雜效應AlGaN組分緩變溝道中產生呈三維分布的自由電子[5-7]、金屬-絕緣體-半導體（MIS）結構 HEMT[8]，多閾值耦合器件[9]、雙溝道器件[10-11]、使用InGaN作為溝道材料的器件[12]、改善勢壘層結構[13]以及Fin HEMT[14]等，但最終都是要落實于調節(jié)柵控、增大載流子遷移率和飽和速率。
硅基射頻技術的發(fā)展已經證明了基于TCAD的協(xié)同設計方法在復雜器件架構工程中的優(yōu)勢[15]，在GaN基器件設計中同樣可以大大節(jié)省器件設計時間并優(yōu)化器件性能[16]，最終降低成本和開發(fā)時間。
基于以上，提出并采用Silvaco TCAD仿真軟件仿真了一種基于緩變組分AlGaN和InGaN復合溝道的高線性GaN HEMT。該結構具有由緩變組分AlGaN層和InGaN層組成的復合溝道，在準三維分布電子氣下形成次溝道，該結構下電子呈三維電子氣和二維電子氣雙溝道分布，增大電子飽和速率，展寬跨導分布，從而提高器件線性度。
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作者信息：
李世權，蔡利康，林罡，章軍云
（南京電子器件研究所，江蘇 南京 210016）
