Estudio de HEMTs basados en semiconductores de gap estrecho. Desde los materiales al dispositivo

Abstract

[EN] The objective of this thesis was to explore, through the results of the simulation Monte Carlo (MC), improvements involves the use of narrow gap semiconductors (InAs and InSb) in the channel of HEMTs to improve their behavior at high frequency and low noise. The first step in simulating any type of device is the correct simulation of semiconductors involved. Not only are to be studied semiconductors will lead to the channel (InAs and InSb), but also in charge of forming the barrier (ALSB and AlInSb). For obtaining accurate simulation parameters, it was necessary not only an intensive search of the literature, but also the fine-tuning of any parameter. After obtaining the simulation parameters, we studied the transport properties of both electrons and holes inside the semiconductor by the results obtained with our single particle MC simulator suitably modified for the correct simulation of these gap semiconductors narrow. The next step is the analysis of heterostructures formed with the narrow gap semiconductor in the channel and in which the later will be based HEMTs. We studied two heterostructures: ALSB / InAs and Al0.15In0.85As/InSb. These two heterostructures have been compared from the results obtained with our two-dimensional MC simulator properly modified to correctly simulate this type of heterojunction. After the study of semiconductor heterostructures isolated and have studied the characteristics of InAs-based HEMTs / ALSB. We have explained the process of manufacturing these devices, and both static and dynamic characteristics obtained from the MC simulation have been compared with experimental results measured at the Chalmers University of thechnology.

[ES] El objetivo de esta tesis ha sido explorar, a través de los resultados obtenidos de la simulación Monte Carlo (MC), las mejoras que supone la utilización de semiconductores de gap estrecho (InAs e InSb) en el canal de los HEMTs con el fin de mejorar su comportamiento a alta frecuencia y bajo ruido. El primer paso a la hora de simular cualquier tipo de dispositivo es la correcta simulación de los semiconductores involucrados. No sólo han de ser estudiados los semiconductores que darán lugar al canal (InAs e InSb), sino también los encargados de formar la barrera (AlSb y AlInSb). Para la correcta obtención de los parámetros de simulación, no sólo ha sido necesario una intensa búsqueda bibliográfica, sino también el ajuste minucioso de alguno de los parámetros. Una vez obtenidos los parámetros de simulación, hemos estudiado las propiedades de transporte tanto de electrones como de huecos en el interior de los semiconductores a través de los resultados obtenidos con nuestro simulador MC de partícula única convenientemente modificado para la correcta simulación de estos semiconductores de gap estrecho. El siguiente paso es el análisis de las heteroestructuras formadas con los semiconductores de gap estrecho en el canal y en las que posteriormente estarán basados los HEMTs. Hemos estudiado dos heteroestructuras: AlSb/InAs y Al0.15In0.85As/InSb. Estas dos heteroestructuras han sido comparadas a partir de los resultados obtenidos con nuestro simulador MC bidimensional adecuadamente modificado con el fin de simular correctamente este tipo de heterouniones. Tras el estudio de los semiconductores aislados y de las heteroestructuras hemos estudiado las características de los HEMTs basados en InAs/AlSb. Hemos explicado el proceso de fabricación de estos dispositivos, y las características tanto estáticas como dinámicas obtenidas a partir de la simulación MC han sido comparadas con los resultados experimentales medidos en la Chalmers University of Thechnology.