Amélioration des phototransistors à hétérojonction GaN/AlxGa1−xN : Le rôle des structures de base graduées dans l'amélioration des performances

Cette recherche explore l'architecture et l'efficacité des phototransistors à hétérojonction basés sur GaN/AlxGa1−xN (HPTs) conçus avec une base à gradient de composition et une base à gradient de dopage. En utilisant une analyse théorique ainsi que des techniques de fabrication empiriques, les HPTs configurés avec une base en aluminium à gradient de composition ont montré une amélioration substantielle du gain de courant. Plus précisément, les modèles théoriques prédisaient une augmentation par 12, tandis que les évaluations expérimentales révélaient une amélioration encore plus prononcée d'environ 27,9 fois par rapport aux structures de base GaN conventionnelles. De même, les HPTs incorporant une base à gradient de dopage ont démontré des gains significatifs, avec des prévisions théoriques indiquant un doublement du gain de courant et des évaluations expérimentales montrant une augmentation par 6,1. La base à gradient de dopage met en œuvre une modulation stratégique de la concentration de trous, allant de 3,8 × 10^16 cm−3 à l'interface base-émetteur jusqu'à 3,8 × 10^17 cm−3 à la jonction base-collecteur. Cette gradation contrôlée contribue de manière significative aux améliorations observées du gain de courant. Le principal mécanisme à l'origine de ces améliorations est identifié comme étant l'augmentation de la dérive des électrons à l'intérieur de la base, propulsée par le champ électrique intrinsèque inhérent aux structures à gradient de composition et de dopage. Ces résultats soulignent le potentiel de tels concepts de base graduée pour améliorer les performances des HPTs GaN/AlxGa1−xN et fournissent des informations cruciales pour l'avancement des technologies futures de phototransistors.