Gallium-Nitrid High Electron Mobility-Transistoren (GaN-HEMTs), gelten als vielversprechende Möglichkeit, die fundamentalen Limitierungen siliciumbasierter Leistungstransistoren zu übertreffen und kompaktere sowie effizientere Leistungsschaltungen zu realisieren. Auch durch die immer größer werdende Verbreitung derartiger Leistungstransistoren wurden von der Compact Modeling Council (CMC) in jüngster Vergangenheit zwei physikalisch-basierte Standardmodelle für die Modelierung von GaN-HEMTs vorgeschlagen: das Advanced Spice Model for HEMTs (ASM-HEMT) des IIT Kanpur sowie das MIT Virtual Source GaN-High Voltage (MVSG-HV) des MIT. Durch ihren komplexen Aufbau und ihre komplizierte Fertigung neigen GaN-HEMTs im Vergleich zur etablierten Silicum-Technologie allerdings zu deutlich ausgeprägteren, parasitären Effekten, die durch das Einfangen von Ladungsträgern an Kristalldefekten, sog. Ladungsträger-Traps, entstehen. Diese Trapping-Effekte können für einer Degradation der sonst sehr vorteilhaften elektrischen Eigenschaften sorgen. In den bestehenden Modellen zur Simulation von GaN-HEMTs werden diese Effekte allerdings nur recht rudimentär oder sogar gar nicht berücksichtigt.
Das Ziel des Projektes DFG Champagne (Characterization and modeling of trapping-related effects in gallium-nitride power transistors) ist die umfassende Charakterisierung trapping-induzierter, parasitärer Effekte innerhalb von GaN-HEMTs für Leistungselektronik-Aufgaben mithilfe neuartiger Messverfahren, sowie die Erzeugung eines physikalisch-motivierten Modells für die Simulation derartiger Effekte in Schaltungssimulatoren.
Das Projekt wird seitens der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) gefördert und findet in Kooperation mit der Universität Cottbus-Senftenberg in Cottbus/ Brandenburg, sowie dem Russel Berrie Nanotechnology Institute des Technion in Haifa/ Israel statt.
Mathias Weiser
M.Sc.Wissenschaftlicher Mitarbeiter