Geri Dön

Fabrication, characterization, and nonlinear modeling of GaN high electron mobility transistors

Yüksek elektron hareketlikli GaN transistorlerin üretimi, karakterizasyonu ve modellenmesi

  1. Tez No: 943090
  2. Yazar: ABDULKADİR GÜRBÜZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ALPAN BEK, DR. YETKİN ARSLAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 117

Özet

Galyum nitrür (GaN), yüksek güç ve yüksek frekans uygulamaları için umut vadeden bir malzeme olarak öne çıkmakta olup, savunma, uzay ve ticari uygulamalarda giderek daha fazla kullanılmaktadır. GaN yüksek elektron hareketlikli transistor (HEMT) tabanlı devrelerin tasarım başarısı, doğru ve güvenilir kompakt modellere sahip olunmasına büyük ölçüde bağlıdır. Bu tez çalışmasında, endüstri standardı olarak kabul edilen ASM-HEMT modeli detaylı bir şekilde değerlendirilmiş ve özellikle S-parametre uyumundaki sınırlamalar tespit edilerek model üzerinde iyileştirmeler yapılmıştır. Yapılan analizler, modele yapılan eklemenin kanal bölgesindeki n-tipi katkılamadan kaynaklandığını göstermiştir. Bu bulgu, TCAD simülasyonları ile desteklenmiş ve daha düşük iletken bir kanal yapısına sahip yeni bir epitaksi tasarımı geliştirilmiştir. Üretilen aygıtların deneysel sonuçları, yapılan model ve yapı güncellemeleriyle uyumlu olarak beklentileri doğrulamıştır. Bu çalışma ile GaN HEMT modellemesinde güvenilirlik ve ölçeklenebilirlik artırılmış, gelecek nesil GaN tabanlı devre tasarımları için daha doğru ve verimli bir temel sağlanmıştır. Ayrıca, kapı metalinin biriktirilmesi öncesinde kullanılmak üzere önerilen yeni yüzey iyileştirme metodu ile kapı kaçak akım seviyesi 25 kat düşürülürken, üretilen aygıtlardaki kaçak akım homojenitesi iyileştirilmiştir. Uygulanan yüzey iyileştirme metodu ile aygıtın performansı korunmakla beraber, kapı kaçak akım modellemesi sonucunda elde edilen tuzak enerji seviyesinin iyileştirildiği görülmüştür.

Özet (Çeviri)

Gallium nitride (GaN) has become a key material in defense, aerospace, and commercial applications due to its superior electrical and thermal properties. The success of GaN high electron mobility transistor (HEMT) based circuits heavily depends on the availability of accurate compact models that ensure first-pass design success. In this thesis, the widely accepted ASM-HEMT model was critically evaluated, and its limitations in S-parameter fitting were addressed through targeted model enhancements. A detailed analysis revealed that discrepancies in the model were linked to n-type doping within the channel region. This insight, supported by TCAD simulations, led to the development of an updated epitaxial design featuring a lower conductivity channel. Fabricated devices based on the new structure demonstrated strong agreement between experimental results and model predictions. The modifications introduced in the model enhance the reliability and scalability of GaN HEMT modeling across a wider range of bias conditions, contributing to more accurate and efficient circuit design for next-generation GaN technologies. In addition, a novel surface treatment method proposed for application prior to gate metal deposition has led to a 25-fold reduction in gate leakage current levels, while significantly improving the wafer-level gate leakage current uniformity. The applied treatment preserves the overall RF and DC performance of the device and improves the trap energy levels associated with gate leakage mechanisms, according to gate leakage modeling results

Benzer Tezler

  1. Tez No

    246754

    Fabrication, modeling and characterization of GaN HEMTs, and design of high power MMIC amplifiers

    GaN HEMT yapılarının üretimi, modellenmesi ve ölçümü, ve yüksek güçlü MMIC yükselteçlerin tasarımı

    MUHAMMED ABDULCELİL ACAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EKMEL ÖZBAY

  2. Tez No

    349599

    Design considerations, modeling and characterization of GaN HEMTs and design of high frequency and high power MMIC amplifiers

    GaN HEMT yapılarının tasarımı, modellenmesi ve ölçümleri, ve yüksek hızlı ve yüksek güçlü MMIC yükselteçlerin tasarımı

    ÖMER CENGİZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN PALAMUTÇUOĞULLARI

  3. Tez No

    798816

    Design, fabrication and control of a novel shape memory alloy (SMA)-wire-based flexible composite actuator

    Ozgün bir şekil bellek alaşım (ŞBA) tabanlı esnek kompozit eyleyicinin tasarımı, üretimi ve denetimi

    ERAY TEOMAN ÖNDER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELAHATTİN ÇAĞLAR BAŞLAMIŞLI

    DOÇ. DR. BİLSAY SÜMER

  4. Tez No

    75554

    Havaalanında yer hizmeti veren bir firma için hedef programlama yaklaşımı

    Başlık çevirisi yok

    M.BARBAROS KUBATOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. DEMET BAYRAKTAR

  5. Tez No

    816792

    Femtosecond laser fabrication and optical characterization of low-loss diamond waveguides

    Düşük kayıplı elmas dalga kılavuzlarının femtosaniye lazer ile üretimi ve optik karakterizasyonu

    FAİK DERYA İNCE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilim ve TeknolojiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU

Geri Dön