铁电HfO2-ZrO2双层栅介质突破GaN高电子迁移率晶体管中肖特基栅极限

为解决AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)中肖特基栅导致的漏电流大与导通电流受限的矛盾问题，研究人员创新性地采用铁电HfO2-ZrO2双层栅介质，在降低栅极漏电流的同时显著提升二维电子气(2DEG)沟道的导通电流，突破了传统电介质的性能瓶颈，为新一代高效能氮化镓晶体管开发提供了突破性解决方案。

　　

在基于量子阱内二维电子气(2DEG)的高电子迁移率晶体管(HEMT)领域，以AlGaN/GaN异质结构为代表的器件通常采用肖特基栅来诱导沟道电荷。这种设计虽能最大化电荷密度和导通电流，却伴随着难以忍受的栅极漏电流。传统解决方案是在氮化物层与栅金属间插入介电层，但往往以牺牲器件驱动能力为代价。

最新研究通过引入具有铁电特性的HfO₂-ZrO₂双层栅介质，戏剧性地实现了"鱼与熊掌兼得"的效果：不仅将栅漏电流压至最低，还意外地提升了二维电子气沟道的导通电流密度。这种突破性的介电工程策略，成功绕过了肖特基栅氮化镓晶体管的传统性能天花板，为基于2DEG的下一代功率器件性能优化开辟了全新路径。铁电材料的负电容效应在此展现出令人振奋的器件调控潜力，预示着宽禁带半导体器件可能迎来革命性升级。