We present a numerical analysis on an ultra-short channel AlGaN/GaN HEMT-like planar Gunn diode based on the velocity-field dependence of two-dimensional electron gas (2-DEG) channel accounting for the ballistic electron acceleration and the inter-valley transfer. In particular, we propose a Schottky-ohmic composite contact instead of traditional ohmic contact for the Gunn diode in order to significantly suppress the impact ionization at the anode side and shorten the “dead zone” at the cathode side, which is beneficial to the formation and propagation of dipole domain in the ultra-short 2-DEG channel and the promotion of conversion efficiency. The influence of the surface donor-like traps on the electron domain in the 2-DEG channel is also included in the simulation.
References
1.
A.
Khalid
, N. J.
Pilgrim
, G. M.
Dunn
, M. C.
Holland
, C. R.
Stanley
, I. G.
Thayne
, and D. R. S.
Cunmming
, IEEE Electron Devices Lett.
28
, 849
(2007
).2.
N. J.
Pilgrim
, A.
Khalid
, G. M.
Dunn
, and D. R. S.
Cumming
, Semicond. Sci. Technol.
23
, 075013
(2008
).3.
C.
Li
, A.
Khalid
, S. H. P.
Caldwell
, M. C.
Holland
, G. M.
Dunn
, I. G.
Thayne
, and D. R. S.
Cumming
, Solid-State Electron.
64
, 67
(2011
).4.
A. M.
Song
, M.
Missous
, P.
Omling
, A. R.
Peaker
, L.
Samuelson
, and W.
Seifert
, Appl. Phys. Lett.
83
, 1881
(2003
).5.
A.
Íñiguez-de-la-Torre
, I.
Íñiguez-de-la-Torre
, J.
Mateos
, T.
González
, P.
Sangaré
, M.
Faucher
, B.
Grimbert
, V.
Brandli
, G.
Ducournau
, and C.
Gaquière
, J. Appl. Phys.
111
, 113705
(2012
).6.
S.
Pérez
, T.
González
, D.
Pardo
, and J.
Mateos
, J. Appl. Phys.
103
, 094516
(2008
).7.
S.
Pérez
, J.
Mateos
, and T.
González
, Acta Phys. Pol. A
119
(2), 111
–113
(2011
).8.
A.
Dyson
and B. K.
Ridley
, Phys. Rev. B
72
, 193301
(2005
).9.
B. K.
Ridley
, W. J.
Schaff
, and L. F.
Eastman
, J. Appl. Phys.
97
, 094503
(2005
).10.
M.
Wraback
, H.
Shen
, S.
Rudin
, E.
Bellotti
, M.
Goano
, J. C.
Carrano
, C. J.
Collins
, J. C.
Campbell
, and R. D.
Dupuis
, Appl. Phys. Lett.
82
, 3674
(2003
).11.
L. F.
Eastman
, Q.
Diduck
, and B.
Aslan
, Cornell University Office of Sponsored Programs
, Ithaca, New York
, 2009
.12.
B.
Aslan
and L. F.
Eastman
, Solid State Electron.
64
, 57
(2011
).13.
M.
Wraback
, H.
Shen
, J. C.
Carrano
, C. J.
Collins
, J. C.
Campbell
, R. D.
Dupuis
, M. J.
Schurman
, and I. T.
Ferguson
, Appl. Phys. Lett.
79
, 1303
(2001
).14.
A.
Förster
, M. I.
Lepsa
, D.
Freundt
, J.
Stock
, and S.
Montanari
, Appl. Phys. A
87
, 545
(2007
).15.
C.
Zhou
, W.
Chen
, E. L.
Pinter
, and K. J.
Chen
, IEEE Electron Devices Lett.
31
, 668
(2010
).16.
Y.
Lian
, Y.
Lin
, H.
Lu
, Y.
Huang
, and S. S. H.
Hsu
, IEEE Electron Device Lett.
33
, 973
(2012
).17.
C. G.
Diskus
, A. L.
Springer
, K.
Lübke
, H. W.
lettenmayr
, and H. W.
Thim
, IEEE Microwave Guided Wave Lett.
3
, 180
(1993
).18.
A.
Khalid
, C.
Li
, N. J.
Pilgrim
, M. C.
Holland
, G. M.
Dunn
, and D. R. S.
Cumming
, Phys. Status Solidi C
8
, 316
(2011
).19.
M.
Montes
, G.
Dunn
, A.
Stephen
, A.
Khalid
, D. R. S.
Cumming
, C. H.
Oxley
, J.
Glover
, and M.
Kuball
, J. Appl. Phys.
113
, 124505
(2013
).20.
Y.
Wang
, L. A.
Yang
, M.
Wei
, L.
Shuang
, and H.
Yue
, IEEE Trans. Electron Devices
60
, 1600
(2013
).21.
T. H.
Yu
and K. F.
Brennan
, J. Comput. Electron.
1
, 209
(2002
).22.
Y.
Apanovich
, E.
Lumkis
, B.
Polsky
, A.
Shur
, and P.
Blakey
, IEEE Trans. Comput. Aided Des.
13
, 702
(1994
).23.
See http://www.silvaco.com for Atlas User's Manual, Version, 5.16.3.R.
24.
N.
Balkan
, M. C.
Arikan
, S.
Gokden
, V.
Tilak
, B.
Schaff
, and R. J.
Shealy
, J. Phys.: Conden. Matter
14
, 3457
(2002
).25.
A.
Matulionis
and J.
Liberis
, IEE Proc. Circuits, Devices Syst.
151
, 148
(2004
).26.
A.
Matulionis
and H.
Morkoç
, Proc. SPIE
7216
, 721608
(2009
).27.
E.
Bahat-Treidel
, O.
Hilt
, F.
Brunner
, J.
Wurfl
, and G.
Trankle
, Phys. Status Solidi C
6
, 1373
(2009
).28.
K.
Sekido
, M.
Takeuchi
, F.
Hasegawa
, and S.
Kikuchi
, Int. Electron Devices Meet.
14
, 134
(1968
).29.
30.
C.
Li
, Ph.D. thesis, University Glasgow, U. K., 2012
.31.
W. H.
Haydl
, Proc. IEEE
61
, 497
(1973
).32.
K.
Shinohara
, D. C.
Regan
, T.
Yan
, A. L.
Corrion
, D. F.
Brown
, J. C.
Wong
, J. F.
Robinson
, H. H.
Fung
, A.
Schmitz
, T. C.
Oh
, J. K.
Samuel
, P. S.
Chen
, R. G.
Nagele
, A. D.
Margomenos
, and M.
Micovic
, IEEE Trans. Electron Devices
60
, 2982
(2013
).33.
Y.
Yue
, Z.
Hu
, J.
Guo
, B. S.
Rordriguez
, G.
Li
, R.
Wang
, F.
Faria
, T.
Fang
, B.
Song
, X.
Gao
, S.
Gao
, T.
Kosel
, G.
Snider
, P.
Fay
, D.
Jena
, and H.
Xing
, IEEE Electron Devices Lett.
33
, 988
(2012
).34.
G.
Verzellesi
, R.
Pierobon
, F.
Rampazzo
, G.
Meneghesso
, A.
Chini
, U. K.
Mishra
, C.
Canali
, and E.
Zanoni
, Int. Electron Devices Meet.
2002
, 689
–692
.35.
K.
Katayama
and T.
Toyabe
, Tech. Dig. – Int. Electron Devices Meet.
1989
, 135
–138
.36.
J. M.
Tirado
, J. L.
Sanchez-Rojas
, and J. I.
Izpura
, Semicond. Sci. Technol.
21
, 1150
(2006
).37.
E. A.
Barry
, V. N.
Sokolov
, K. W.
Kim
, and R. J.
Trew
, IEEE Sens. J.
10
, 765
(2010
).38.
39.
S.
García
, I.
Íñiguez-de-la-Torre
, S.
Pérez
, J.
Mateos
, and T.
González
, J. Appl. Phys.
114
, 074503
(2013
).40.
C.
Sevik
and C.
Bulutay
, Appl. Phys. Lett.
85
, 3908
(2004
).41.
U. V.
Bhapkar
and M. S.
Shur
, J. Appl. Phys.
82
, 1649
(1997
).42.
J. T.
Lü
and J. C.
Cao
, Semicond. Sci. Technol.
19
, 451
(2004
).43.
R. P.
Joshi
, S.
Viswanadha
, P.
Shah
, and R. D. del
Rosario
, J. Appl. Phys.
93
, 4836
(2003
).44.
C.
Sevik
and C.
Bulutay
, Semicond. Sci. Technol.
19
, S188
(2004
).45.
E.
Alekseev
and D.
Pavlidis
, Solid-State. Electron.
44
, 941
(2000
).46.
O.
Yilmazoglu
, K.
Mutamba
, D.
Pavlidis
, and T.
Karaduman
, IEEE Trans. Electron Devices
55
, 1563
(2008
).47.
Y. P.
Teoh
, G. M.
Dunn
, N.
Priestley
, and M.
Carr
, Semicond. Sci. Technol.
17
, 1090
(2002
).48.
G. S.
Picus
, F. D.
Donald
, and B. V. A.
Lynette
, Appl. Phys. Lett.
12
, 81
(1968
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
