PHEMT

高电子迁移率晶体管的一种改进结构EMT

PHEMT是对高电子迁移率晶体管（HEMT）的一种改进结构，也称为赝调制掺杂异质结场效应晶体管（PMODFET）。

缺点

虽然普通结构的HEMT具有很好的高频、高速性能，但是也存在有一个很大的问题，那就是其性能的温度稳定性较差。经过研究发现，这与n-AlxGa1-xAs中出现的一种陷阱——“DX中心”有关。这种DX中心能俘获或放出电子，使得HEMT中的二维电子气（2-DEG）浓度将随温度而变化，从而导致HEMT的阈值电压不稳定，特别是在低温下，由于DX中心存储电子的作用较强，可造成HEMT的I-V特性崩塌。

实验表明，对掺Si的n-AlxGa1-xAs，在组分x ＜ 0.2时，基本上不产生DX中心；相反，在组分x≥0.2时则产生高浓度的DX中心。然而，对于常规HEMT中的n-AlxGa1-xAs控制层层，为了获得一定的势阱深度和2-DEG浓度，通常选取x=0.3，故必然存在有DX中心的不良影响。如何消除DX中心的影响? ——这就发展出所谓PHEMT（Pseudomorphic HEMT）。

基本结构

PHEMT的基本器件结构是n+-AlxGa1-xAs/i-InGaAs/i–GaAs型式，这里采用了不掺杂的i–InGaAs层作为沟道层，相应的能带配置状况如图所示。因为InGaAs的禁带宽度较窄，则在异质结n+-AlxGa1-xAs/i-InGaAs界面处形成的势阱深度（ΔEc）较大，所以这时就可以适当降低n+-AlxGa1-xAs控制层的组分x（使得x ＜ 0.2），以避免出现DX中心；例如选取x=0.15时，可得到ΔEc≈0.3eV。可见，采用n+-AlxGa1-xAs/i-InGaAs这种调制掺杂异质结，即可消除DX中心的影响，并能够获得足够稳定而良好的器件性能。

性能优点

在PHEMT的结构中还有一个i-InGaAs/i–GaAs异质结，该异质结的势垒高度（导带底的能量差）约为0.17eV；这样，就使得i-InGaAs沟道层成为了一个量子阱（底部倾斜的量子阱），2-DEG即处于其中。因此，PHEMT中的2-DEG要比普通HEMT中的多受到一些限制（有势阱两边的双重限制作用），从而具有更高的电子面密度（约高2倍）；同时，这里的电子迁移率也较高（比GaAs中的高9 %），因此PHEMT的性能更加优越。总之PHEMT具有双异质结的结构，这不仅提高了器件阈值电压的温度稳定性，而且也改善了器件的输出伏安特性，使得器件具有更大的输出电阻、更高的跨导、更大的电流处理能力以及更高的工作频率、更低的噪声等。

在制作PHEMT时，为了克服InGaAs/GaAs异质结界面的因晶格失配（约为1%）而产生的应力的影响，一般是把InGaAs层生长得很薄（厚度约为20nm），让其中的晶格存在有畸变，以吸收它与GaAs层之间的因晶格失配而产生的应力。这种存在有晶格畸变的薄膜称为赝晶膜。并因此也就称这种HEMT为赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT）。

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