I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   2 ,  A p r il   201 8 ,   p p .   954 ~ 9 6 2   I SS N:  2088 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 2 . p p 9 5 4 - 9 6 2           954       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e . co m/ jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JE C E   Ana ly tic  Es ti m a ti o n of Tw o - Di m e n sio na l Electron  G a s Density   a nd Curren t - Vo lt a g e Chara cter isti c   in   Al G a N/ G a N  H EM T’s       As m a e   B a ba y a 1 ,  B ri  Sedd i k 2 ,  Sa a di Adil 3   1, 3 M o d e ll in g ,   In f o rm a ti o n   P ro c e ss in g   a n d   S y ste m s Co n tro l ,   Eco le N a ti o n a le S u p é rieu re   d ’A rts  e t  M é ti e rs,   M o u lay   Is m a il   Un iv e rsit y ,   M e k n e s,   M o r o c c o   2 M a teria ls  a n d   i n stru m e n tatio n   ( M IM ),   Hig h   S c h o o l  o f   T e c h n o lo g y ,   M o u lay   Is m a il   Un iv e rsit y ,   M e k n e s,  M o ro c c o       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Dec   2 5 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J an   5 ,   2 0 1 8     T h is  p a p e r  is  m a in ly   d e d ica ted   t o   u n d e rsta n d   t h e   p h e n o m e n a   g o v e rn in g   th e   f o r m a ti o n   o f   t w o - d ime n sio n a l  e lec tro n   g a s  (2 DE G )  c o n f in e d   in   th e   q u a n tu m   w e ll   w h ich   h o l d   t h e   ro le  o f   th e   c h a n n e l  in   th e   h ig h   e lec tro n   d e n si ty   tran sisto rs  (HEM T )  b a se d   o n   A lG a N  /  G a N   h e tero ju n c ti o n .   T h e   t h e o ry   ta k e s   in to   a c c o u n t:   th e   c ry sta l   stru c tu re ,   th e   sp o n tan e o u s  a n d   p i e z o e lec tri c   p o lariz a ti o n   c o n c e p t,   t h e   f o r m a ti o n   m e c h a n is m   o f   t w o - d ime n sio n a l  e lec tro n   g a s  a t  th e   A l G a N  /  G a N  in terfa c e ,   th e   a p p r o x im a t e   re so lu ti o n   o f   th e   P o isso n   a n d   S c h r ö d i n g e r  e q u a ti o n s  t o   d e ter m in e   th e   d e n sity   o f   Tw o - d ime n sio n a l   e lec tro n   g a s  a f ter  th e   a n a l y ti c a l  fo rm u la  o f  th e   c u rre n t - v o lt a g e   c h a ra c teristi c   is  e sta b li sh e d .   Ou r  stu d y   is  a lso   c o n c e rn e d   w it h   th e   d e p e n d e n c e   o f   th e   tw o - d im e n sio n a l  e lec tro n   g a s  d e n sit y   o n   th e   f o ll o w in g   tec h n o lo g ica l  p a ra m e ters :   A lu m in u m   m o lare   f r a c ti o n ,   A l G a N  la y e r  th ick n e ss   a n d   A l G a N  la y e r  d o p i n g ,   In   o rd e r  t o   c o n tro l  t h e   in f lu e n c e   o f   th e se   p a ra m e ters   o n   th e   d e v ice   p e rf o r m a n c e .   F in a ll y ,   th e   c u rre n t - v o lt a g e   c h a ra c teristic  w h ich   re f lec ts  th e  v a riatio n   o f   th e   d ra in - so u rc e   c u rre n t  a s  a   f u n c ti o n   o f   th e   m o d u latio n   o f   th e   g a te v o lt a g e   h a s b e e n   d isc u ss e d .   K ey w o r d :   2 DE G   A l GaN /GaN   C u r r en t - v o lta g e  ch ar ac ter is t ic   HE MT S    P o lar izatio n s   Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   As m ae   B ab a y a ,    Mo d ellin g ,   I n f o r m at io n   P r o ce s s i n g   a n d   S y s te m s   C o n tr o l,    Mo u la y   I s m ail  U n i v er s it y ,   E NS A M - Me k n es,  B . P .   1 5 2 9 0 ,   A l M a n s o u r ,   5 0 0 0 0 ,   Me k n es,  Mo r o cc o .   E m ail: a s m ae . b ab a y a @ g m ai l.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e   ar ea   o f   m icr o elec tr o n ics  h as  b ee n   m ar k ed   b y   an   i n cr ea s e  in   t h e  d e m an d   f o r   co m p o n en ts   w h ic h   ca n   o p er ate  in   f r eq u en c y   i n cr ea s in g l y   h i g h er   [ 1 - 3 ] .   E m er g i n g   n ee d s   in   t h is   ar ea   ar e  n o t  o n l y   r elate d   to   th e  telec o m m u n icatio n s   m ar k et,   b u t  i n   o th er   ar ea s   o f   ap p lica tio n   s u c h   as  e m b ed d ed   elec tr o n ics  at  b o u n d   f o r   th e   au to m o ti v e  a n d   ae r o n au tic.   T h e  lar g est  co n ce r n s   i n   s e m ico n d u cto r   in te g r ated   cir cu its   ar e  h i g h - s p ee d   o p er atio n   an d   lo w   p o w er   co n s u m p tio n   [ 4 ] .   Sin ce   t h e  9 0 s ,   a  n e w   g e n er atio n   o f   s e m ico n d u cto r   co m p o n e n ts   ( HE M T )   is   u n d er   s t u d y   a n d   ev alu atio n   t h a n k s   to   th e  ad v e n t o f   w id e  b an d   g ap   m a ter ials   s u c h   as Ga N   [ 5 ],   GaN   b ased   d ev ices  ar e  v er y   u s e f u l  f o r   h i g h   f r eq u en c y   h i g h   te m p er at u r e  m icr o w av e  ap p lica tio n s   s u c h   a s   r ad ar   s y s te m s   [ 6 ] .   T r an s is to r s   AlG aN  /  GaN   HE MT s   r esu lt s   ar e  v er y   p r o m i s in g   f o r   p o w er   elec tr o n ics  a n d   h i g h   f r eq u en c y   d u e  to   th e ir   t w o - d im en s io n a l  elec tr o n   g a s   2 DE G   h i g h   d en s it y   a n d   h i g h   m o b ilit y   a s   w ell   as   to   t h ei r   h ig h   b r ea k d o w n   f ield   [ 7 ].   T o   d ev elo p   a  r eliab le  m o d el  o f   HE MT ,   an   ac c u r ate  es ti m ate  o f   t h e   t w o - d i m e n s io n al  el ec tr o n   g a s   d en s it y   at  A lGaN  /  GaN   in te r f ac e  is   o f   co n s id er ab le  i m p o r tan ce .   A   n u m b er   o f   c h ar g e  co n tr o l  m o d els  f o r   HE MT s   h av e  b ee n   d ev e lo p ed   to   ch ar ac ter ize  t h e  2 - DE G   co n ce n tr atio n .   T h ese  m o d els   ar e  u s e f u l  a s   t h e y   p r o v id e  an   in s i g h t   in to   th e   p h y s ical  o p er atio n   o f   th e  d ev ice,   b u t  t h e y   g e n er all y   r eq u ir e  s i m p li f y i n g   ass u m p tio n s   f o r   t h e  2 DE G  d e n s it y .   So m e  m o d els  a s s u m e  a   lin ea r   d ep en d e n c y   o f   2 DE G  d en s it y   at  th e  g ate   b ias,  b u t  t h e  v al u es  o f   2 DE G   d en s it y   ar e  u n d er esti m a ted   n ea r   th e  t h r es h o ld   [ 8] ,   [ 9 ] .   Ot h er   m o d els   o f f er   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A n a lytic  E s tima tio n   o f Tw o - Dimen s io n a l E lectro n   Ga s   Den s ity  a n d   …. ( B a b a ya   A s ma e )   955   n o n li n ea r   d ep en d en ce ,   b u t  h a v e  u s ed   m an y   f itti n g   p ar a m ete r s   th at  ar e  o f   litt le  p h y s ica l  i m p o r tan ce   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ]  o r   u s e  i ter ativ e   tech n iq u es  th a t  ar e  u n s u itab le   f o r   cir c u it  s i m u latio n   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] .   T h er ef o r e ,   to   p r o v id e  a  b etter   p h y s ical  u n d er s tan d i n g   o f   t h e  d ev ice  o p er atio n ,   an   an aly tical  ap p r o ac h   to   m o d el  th e  2 - DE G  d en s it y   o f     A l GaN   / G aN  HE MT s   is   h i g h l y   d esira b le.   T h is   w o r k   is   m a in l y   d e v o ted   to   f o r m all y   p r ese n t  all   th e   f e atu r es  n ec es s ar y   f o r   u n d er s ta n d in g   h i g h   elec tr o n   d en s it y   tr an s is to r s   b ased   o n   A lGa N  /  GaN   h eter o j u n ctio n ,   T h e  cr y s tal  s tr u ctu r e  o f   GaN   an d   th e   co n ce p ts   o f   s p o n ta n eo u s   a n d   p iezo elec tr ic  p o lar izatio n s ,   T h e  m ec h a n is m   o f   t h e   f o r m atio n   o f   t h e   2 DE G  at   th e   A l GaN   /   GaN   i n ter f ac e  t h e n   s o lv in g   P o is s o n   a n d   Sc h r ö d in g er   eq u atio n s   to   d eter m in e   th e   2 DE G  d en s it y   a n d   f i n all y   d ed u ce   t h e  c u r r en t i ds .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1 .   Sp o nta neo us   a nd   P iezo elec t r ic   P o la riza t io n    T h e  I I I - V  m ater ials   cr y s ta llo g r ap h ic  ar r an g e m e n t  s t u d ied   in   th is   w o r k   w il l  b e  W u r tzite ,   a s   s ee n   t h i s   cr y s talli n e   f o r m   i s   t h e  m o s t  s tab le  p h ase   an d   it  p r o v i d es  r e m ar k ab le  p h y s ica l  p r o p er ties   [ 1 4 ] .   T h e   co m b i n atio n   o f   b o t h   g alli u m   a n d   n i tr o g en   ele m e n t s   o f   d if f er en t  elec tr o n e g ati v it ies  ca u s e s   a  ch ar g e   tr an s f er   o f   th e  ele m e n t  w it h   a  h i g h   elec tr o n eg ati v it y   to   th e  ele m e n t  h a v in g   a  lo w   elec tr o n e g ati v it y .   T h is   p h en o m e n o n   i s   th e  ca u s e  o f   th e  s p o n ta n eo u s   p o lar izatio n ,   w h ich   is   t h e   f ir s t  ch ar ac ter is tic  o f   th e  g alliu m   n i tr id e.   T h e   s p o n tan eo u s   p o lar izatio n   f ield   o f   ter n ar y   co m p o u n d s   ca n   b e  ca lcu lated   b y   ap p l y i n g   Ver g ar d ’ s   la w   [ 1 5 ] .     BC P AC P m BC P C B A P sp sp sp m m sp 1         ( 1 )     T h e  GaN   is   o f ten   d ev elo p ed   o n   s ap p h ir e,   SiC   o r   s ilico n .   T h e  lattice  m is m atc h   b et w ee n   G aN  an d   t h e   s u b s tr ate   i m p o s e s   a   s tr ai n   ( e x p an s io n   o r   co m p r ess io n )   i n   t h e  b ase  p lan e   o f   GaN   la y er s .   T h e  d ef o r m atio n   o f   th e  lattice  GaN   en tr ai n s   a  ch a r g e  b ar y ce n ter   d is p lace m e n t,  h en ce   a  ch a n g e  i n   th e  s p o n ta n eo u s   p o lar izatio n .   T h is   ef f ec t   is   th e   s ec o n d   c h ar ac ter is tic   o f   th e   g al liu m   n itrid e  ca lled :  p iezo elec tr ic   p o lar izatio n ,   w h ic h   s tr en g th e n s   o r   w ea k en s   th e  s p o n tan eo u s   p o lar izatio n .   T h e  p i ez o elec tr ic  p o lar izatio n   f ield   is   g i v en   b y   [ 1 6 ] :      ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 ( ) ( ) 0 ( 2 ) ( 33 13 33 31 m C m C m e m e a m a a m P p z A lG a N         ( 2 )       T ab le  1 .   P h y s ical  p ar a m e ter s   o f   I n N,   A lN  a n d   GaN     In N   A lN   G a N   a 0   ( ‎ Å )   3 . 5 8 5   3 . 1 1 0   3 . 1 8 9   e 3 1   (C/ m 2 )   - 0 . 5 7   - 0 . 5 0   - 0 . 3 5   e 3 3   (C/m 2 )   0 . 9 7   1 . 7 9   1 . 2 7   c 1 3   (G P a )   92   108   106   c 3 3   (G P a )   224   373   398   P s p   (C/m 2 )   - 0 . 0 4 2   - 0 . 0 9   - 0 . 0 3 4       T ab le  1   s h o w s   th e  v al u es  f o r   r elev an t  p h y s ical  p ar a m e ter s   o f   A lN  a n d   GaN   [ 1 7 - 19 ] .   T o   ca l cu late  t h e   ef f ec ts   o f   p o lar izatio n   in   A l m Ga 1 - m N  allo y   w e  n ee d   th e  lat tice  co n s ta n t,  p iezo elec tr ic  co n s ta n t s   an d   elasti c   co n s ta n ts   o f   Al m Ga 1 - m N   w h ic h   ca n   b e  ca lc u lated   b y   a n alo g o u s l y   ap p l y i n g   Ver g ar d ’ s   la w.   T o   am o u n t   o f   t h e   p o lar izatio n   in d u ce d   ch ar g e  d en s it y   is   g i v en   b y :     s p G a N A lG a N pz sp P P P               ( 3 )     2 . 2 .   Ca lcula t ing   t he  E lect ro nic D ens it y   a t   t he  I nte rf a ce   W e  ar e   p ar ticu lar l y   in ter ested   b y   t h e  h eter o j u n ctio n   A l GaN   /  GaN ,   b asic  elem e n t  o f   th e  b ar r ier   lay e r   an d   th e  c h a n n el  o f   t h e  tr an s i s to r   s tu d ied .   T h e  p r in cip le  o f   th e  h eter o j u n ctio n   b ased   o n   co n tactin g   o f   t w o   s e m ico n d u cto r   m ater ial s   w it h   d if f er e n t  b an d g ap ,   s u ch   a s   o n e  h as  a  lar g e  b a n d g ap ,   th e  o th er   h as  a  lo w   b an d g ap .   Dep en d in g   o n   t h e  m o d el  o f   An d er s o n   w h ich   i s   s u p p o r ted   o n   th e  ap p r o x i m ati o n   o f   Sc h o k le y   [ 8 ] ,   b r in g i n g   in to   co n tact  o f   t h ese   m ater ial s ,   i n   t h e  ca s e  o f   t h er m o d y n a m ic   eq u ilib r i u m ,   ca u s es  th e   ali g n m e n t  o f   th e  Fer m i   le v el  a n d   t h e  tr a n s f er   o f   elec tr o n s   o f   t h e  w id e  b a n d g ap   m ater ial   to   t h e  lo w   b a n d g ap   m ater ial.   An   elec tr ic  f ield   is   g en er ated   at   t h e  i n ter f ac e  a n d   a  b a n d   o f   cu r v atu r e  ap p ea r s   in   it s   v ici n it y .   A   p o ten t ial  w e ll  i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 ,  A p r il   201 8   :   9 5 4   –   9 6 2   956   cr ea ted   at  lo w   b an d g ap   s e m ic o n d u cto r   s id e;  h e n ce   a n   ac c u m u latio n   o f   elec tr o n s   f o r m s   a t  th e   i n ter f ac e.   I n   a   HE MT   s tr u ctu r e,   th e  elec tr o n s   ac cu m u lated   in   t h e  p o ten tial  w ill  f o r m   a  t w o - d i m e n s i o n al  elec tr o n   g as.   Un d er s ta n d in g   t h e  p h y s ical  p h en o m en a   g o v er n i n g   th e  o p er atio n   o f   t h e  HE MT   an d   t h e  f o r m atio n   o f   a  2 DE G   r eq u ir es  s o l v i n g   t h e  Sc h r ö d in g er ’ s   eq u at io n .   W it h   t h e   f ir s t   t w o   q u a n t u m   s tates   o cc u p ie d ,   th e  to tal   2 DE G  d en s it y   in   t h e  ac c u m u latio n   la y er   is   g i v e n   b y   [ 20 ]:     kT E E kT E E kT m E n F F e F s 1 0 2 * e x p 1 e x p 1 ln     ( 4 )     W h er e  E F   is   th e  Fer m i  lev el,   E 1   an d   E 2   ar e  q u an tu m   s tate  o cc u p ied .   W e  estab lis h   a  f ir s t   eq u atio n   o f   2 DE G   d en s it y   n o ted   n s   (E F )   th at   b i n d s   t h e  elec tr o n s   d e n s it y   a t  t h e  i n ter f ac e   A lGaN /GaN,   to   th e  Fer m i   lev e l.  A  s ec o n d   r elatio n   o f   t h e  t y p e  n s   (V gs , E F )   ca n   b e  estab li s h ed   b y   in te g r atin g   t h e  P o is s o n   eq u ati o n .   W e  o b tain     th F gs F gs s V q E V qd E V n ) , (             ( 5 )     W ith   ε  is   GaN   d ielec tr ic  co n s t an t .   Hen ce   t h e  eq u atio n   g o v er n in g   t h e  ev o l u tio n   o f   th e  t h r es h o ld   v o ltag e     d d qN q E q V D c b th 2 2             ( 6 )     W h er e  φ b   i s   t h e  Sc h o tt k y   b ar r ier   h ei g h t,  Δ E c   is   th e   co n d u ct i o n   b an d   d is co n ti n u i t y   b et w ee n   A l GaN   a n d   GaN ,   N D   A lGaN   la y er   d o p in g   a n d   d   is   A lGaN   la y er   t h ick n es s .   So lv i n g   t h e  s y s te m   o f   E q u atio n s   ( 4 )   an d   ( 5 )   allo ws   th e  e v o lu tio n   o f   ca r r ier   co n ce n tr atio n   n s   in   th e   w ell  a s   a  f u n ctio n   o f   V gs .   W e  ca n   o b tai n   ap p r o x i m ate  s o l u tio n s   in   th r ee   s p ec i f ic  b ias r a n g e s :  w ea k   in v er s io n ,   m o d er ate  in v e r s io n   an d   s tr o n g   i n v er s io n .     2 . 3 .   Wea k   I nv er s io n   Fo r   lo w   elec tr o n s   d e n s itie s   at   th e  in ter f ac e:  t h e  Fer m i  lev e l   is   lo ca ted   b ey o n d   th e  f ir s t  e n er g y   s u b - b an d .   E x h ib ito r s   ap p ea r i n g   i n   E q u atio n   ( 4 )   ar e  n eg ati v e  an d   li m ited   d ev elo p m e n t  t y p e  l n   ( 1   +  ε)   =  ε  o f   th is   eq u atio n   allo w s   g i v i n g :     kT E kT E kT E kT m n F e s 1 0 2 * e x p e x p e x p         ( 7 )     Fo r   th is   elec tr ic  p o lar izatio n   r eg i m e,   E 0   an d   E 1   ar e  less   th a n   KT   s o   th at     kT E kT m n F e s e x p 2 2 *               ( 8 )     As  w ell   t h e  Fer m i e n er g y   E F   i s   b o n d ed   to   th e  elec tr o n   d en s it y   b y   t h e  r elatio n     kT m n kT E e s F * 2 2 ln                   ( 9 )     B y   p o s tp o n in g   th is   e x p r ess io n   i n   t h e   E q u atio n   ( 4 )   an d   s u p p o s in g   t h at  t h e  d e n s it y   is   w e ak   co m p ar ed   to   t h e   d en s it y   o f   s ta tes as s o ciate d   w i th   th e  b o th   f ir s t su b - b an d s ,   w e   g et:     kT m V V q kT m n th gs e s ) ( e x p 2 2 *             ( 1 0 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A n a lytic  E s tima tio n   o f Tw o - Dimen s io n a l E lectro n   Ga s   Den s ity  a n d   …. ( B a b a ya   A s ma e )   957   No te  th at  i n   w ea k   i n v er s io n   r eg i m e,   t h e  p o ten tial  w ell  is   q u ite  lar g e  a n d   n o t  to o   d ee p ,   it  r esu lt s   th a t  th e   q u an tizat io n   o f   elec tr o n ic  s ta tes  is   lo w   a n d   th a t  th e  s tr u ct u r e  h as  a n   o f f s et  r elati v e  to   a  t w o - d i m e n s io n al   elec tr o n   g as.     2. 4.   M o dera t e   I nv er s io n   I n   th is   r eg i m e,   th e  Fer m i  le v el  i s   at  t h e  b o tto m   o f   th e  p o ten tial  w ell,   j u s t  a  f e w   k T   ab o v e  th e   co n d u ctio n   b an d .   T h e  s tr u ct u r e  th en   o p er ates n ea r   to   th e  t h r e s h o ld .   As  w ell  w e  ca n   r e w r i te  th e  eq u atio n :     kT E n kT E n n F s F s s 1 0 0                 ( 1 1 )     B y   co m b i n i n g   th e  t w o   eq u at io n s   E q u atio n   ( 4 )   an d   E q u atio n   ( 1 1 ) ,   w e  f i n d   th a t:     kT m dn q m qdn m V V kT m q E s s th gs F ) ( ) ( ) ( ) ( 0 2 0           ( 1 2 )     Fin all y ,   w e  g e t th e  r elatio n   lin k in g   n s   to   V gs   in   m o d er ate  in v er s io n   r eg i m e:     kT m dn q m qdn m V V kT m q n n s s th gs s s ) ( ) ( ) ( ) ( e x p 0 2 0 0         ( 1 3 )     W ith   n s0   a s   th e  eq u ilib r iu m   s h ee t c ar r ier   d en s it y   at  E F =0 .     2 . 5 .   Str o ng   I nv er s io n   T h e  elec tr o n   d en s it y   i n   th e  c h an n el  b ec o m e s   s u f f icie n tl y   i m p o r tan t ,   th at  th e  Fer m i  le v el  g o es  ab o v e  th e  b o tto m   o f   th e  s ec o n d   s u b - b an d   E 1 .   T h e  ex p o n en tial s   ter m s   i n   E q u at io n   ( 4 )   th e n   b ec o m e  m u c h   h ig h er   t h an   1   an d   w e  ca n   w r ite  ap p r o x i m a ted   as:     1 0 2 * 2 E E E m n F e s               ( 1 4 )     Hen ce   th e  e x p r ess io n   o f   E F   ca n   b e  d ed u ce d       s e F n m E E E * 2 1 0 2                 ( 1 5 )     E x p licit t h e  ter m s   o f   E 0   an d   E 1   is   o b tain ed     s e s F n m n E * 2 3 2 1 0 2               ( 1 6 )     B y   p o s tp o n i n g   th i s   ex p r es s io n   in   th e  E q u a tio n   ( 5 ) ,   w e  g e t     th gs s e s V V d m n d q m dm q m n 2 ) ( 2 ) ( 2 ) ( 1 3 2 2 1 0 * 2 2       ( 1 7 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 ,  A p r il   201 8   :   9 5 4   –   9 6 2   958   I n   s tr o n g   in v er s io n   r eg i m e,   th e  li n ea r   ter m   i s   d o m in a n t   in   n s ,  s o   t h at  t h e  e lectr o n   d en s it y   f o llo w s   a n   ap p r o x im a tel y   l in ea r   la w ,   t h er ef o r e  is   g i v e n   b y     th gs e e s V V m m dq m m q n 2 * 2 * ) ( 2 ) ( 2             ( 1 8 )     T h e  HE MT   A lGaN/Ga N  m ai n l y   o p er ate  i n   th e  s tr o n g   in v er s io n   r eg io n ,   th e  c u r r en t  i n   t h is   r e g io n   ac t u all y   d eter m in e s   th e  p er f o r m an ce   o f   A lGa N  / G aN  HE MT   f o r   h ig h   p o w er   ap p licatio n s .     2 . 6 .   C urre nt - v o lt a g e  C ha ra c t er is t ic    T h e  d r ain - s o u r ce   c u r r en t  i ds   c an   b e  o b tain ed   f r o m   t h e  r elati o n   b et w ee n   t h e  cu r r en t  in te n s it y   a n d   th e   elec tr ic  ch ar g e  ac c u m u lated   i n   th e  elec tr o n   g a s   [ 1 9 ] :     ) ( x v w q n i s ds                 ( 1 9 )     W h er e  w   is   t h e  g ate  w id t h ,   v ( x )   is   th e  v elo cit y   o f   t h e  elec tr o n s   in   t h e  ch a n n e l  at  th e  ab s ci s s a  x .   T h e  g ate  v o ltag e  r ep lace d   b y   t h e  ef f ec tiv e  g ate  v o lta g e  ( V gs - V( x ) )   a t  th e  p o s itio n   x ,   t h e  elec tr o n   g as  d en s it y   i n   th e   ch an n el  ca n   b e  ex p r ess ed   as:     th gs e e s V x V V m m dq m m q n ) ( ) ( 2 ) ( 2 2 * 2 *           ( 2 0 )       W ith       c s a t c E x E v E x E E x E x E x v ) ( , ) ( , ) ( 1 ) ( 1 0               ( 2 1 )     an d     dx x dV x E ) ( ) (                   ( 2 2 )     Usi n g   t h e  E q u atio n s   ( 1 9 ) ,   ( 2 0 ) ,   ( 2 1 )   an d   ( 2 2 ) ,   w e  o b tain     dx x dV V x V V m m dq m m q wq dx x dV E i th gs e e ds ) ( ) ( ) ( 2 ) ( 2 ) ( 1 1 2 * 2 * 1     ( 2 3 )     T h e  in teg r atio n   o f   eq u a tio n   al o n g   t h e  ch a n n el  le n g th   w i th   t h e  f o llo w i n g   b o u n d ar y   co n d it io n s   V( x ) x  = 0   =I ds R s   an d   V( x )   x= Lg =V ds - i ds (R s +R d ) al lo w s   r ea c h in g   t h e  r elatio n   i ds   (V ds )     1 3 1 2 2 2 2 4 ds i                   ( 2 4 )     W h er e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A n a lytic  E s tima tio n   o f Tw o - Dimen s io n a l E lectro n   Ga s   Den s ity  a n d   …. ( B a b a ya   A s ma e )   959   )) ( 2 ( ) ( 2 ) ( 4q )) ( ) 2 )( (( ) ( 2 ) ( 4q   E 2R - ) R 2R (R ) ( 2 ) ( 2q = 2 2 * 2 * 0 2 3 2 * 2 * 0 2 1 2 1 s d s 2 d 2 * 2 * 0 2 1 Th gs ds ds e e d s ds d s Th gs e e ds g d e e V V V V x m dq m x w R R V R R V V x m dq m x w E V L R x m dq m x w     ( 2 5 )       3.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   W e  ca lcu late  th e  ch ar ac ter is tic s   o f   A l GaN /GaN   HE MT   f o r   L g   =  2 0 0 n m   a n d   W g   =  1 µ m ,   th e  v alu e  o f   th e  a l u m in u m   m o lar   f r ac tio n   is   ch o s e n   i n   t h e  r an g e  o f   [ 0 . 2 ;  0 . 3 ] ,   w h ic h   allo w s   to   h av e  a  p iezo elec tr ic   p o lar izatio n   b en ef icia l  f o r   th e   ac cu m u lat io n   o f   t h e  t w o - d i m en s o n al  e lectr o n   g a s   i n   th e   q u an t u m   w ell.   T h e   th eo r y   m en t io n ed   ab o v e  s h o ws  th at  t h e  d en s it y   o f   elec tr o n s   tr an s f er r ed   to   th e  p o ten tial  w ell  d ep en d s   o n   th e   A l u m i n u m   m o lar   f r ac tio n   co n ten t,  th e  AlGaN   la y er   th i k n ess   an d   A l GaN   la y er   d o p in g .   Fig u r e  1   s h o w s   th e   v ar iatio n s   o f   th e  2 DE G  d en s i t y   as  a  f u n ctio n   o f   th e  g ate  v o ltag e  f o r   d if f er en t  v alu e s   o f   alu m i n u m   m o lar   f r ac tio n .   T h e  2 DE G   d en s i t y   i n cr e ases   w it h   t h e  al u m i n u m   c o n ten t.  T h i s   r es u lt   ca n   b e  ex p l ain ed   b y   th e   t h eo r y   d is cu s s ed   ab o v e.   T h u s   in cr ea s in g   th e  co n d u ctio n   b a n d   d is co n ti n u i t y   o f   A lGaN  / G aN  h eter o j u n ctio n ,   m a k es i t  p o s s ib le  to   im p r o v e  th e  co n f i n e m e n t  o f   2 DE G  in   t h e  q u an t u m   w ell  as  w ell  as   t h e  p r esen ce   o f   s tr o n g   p iezo elec tr ic  an d   s p o n ta n eo u s   p o lar izatio n s   at   th e   i n ter f ac e,   W h ich   ar e  d ir ec tl y   d ep en d en t  o n   t h e  al u m i n u m   m o lar   f r ac tio n .   O n   t h e  o th er   h an d   th e  t h r es h o ld   v o ltag e  i n cr ea s es  i n   ab s o lu te  v al u e  w it h   t h e  alu m i n u m   m o lar   f r ac tio n .             F ig u r e  1 .   V ar iatio n s   o f   t h e  2 - DE G  d en s it y   as  f u n ctio n   o f   t h e  g ate  v o lta g e  f o r   d if f er en t  v al u es o f   al u m i n u m   m o lar   f r ac tio n         Fig u r e   2   an d   Fi g u r e   3   s h o w   th e  i n f l u e n ce   o f   t h e  A lGaN  l a y er   th ic k n ess   o n   th e  ca lcu la ted   2 DE G  d en s it y   as  a  f u n ctio n   o f   t h e  v o ltag e  ap p lied   to   th e  g ate,   f o r   tw o   s tr u ct u r es  A l 0. 2 Ga 0. 8 N/  Ga N  an d   A l 0. 26 Ga 0. 74 N/   GaN .   T h e  v ar iatio n   o f   t h e  A l GaN   la y er   t h ick n es s   f r o m   2 0   n m   to   2 6   n m   i s   a s s o ciate d   w it h   an   i n cr ea s e  i n   t h e   2 DE G  d en s it y   f o r   th e  b o th   s tr u ctu r e.   An   i n cr ea s e  i n   t h e  ab s o lu te  v a lu e  o f   t h e  th r e s h o ld   v o ltag e  o f   t h e  HE MT   tr an s i s to r   is   also   o b s er v ed .   T h at  s h o w s   m o r e  th e  A l GaN   la y er   th ick n es s   is   h i g h ,   h ig h er   th e  th r esh o ld   v o lta g e   to   b e  ap p lied   to   d e p lete  th e  2 DE G  m u s t   b e  r aised   in   r e v er s e  p o lar izatio n .   T h e  v alu e s   o f   t h e  2 DE G  d en s it y   ar e   attr ib u ted   to   th e  p r esen ce   o f   t h e  ch ar g es  in d u ce d   b y   th e  to tal  p o lar izatio n   at  th e  i n ter f ac e  o f   th e  A lGaN  /  GaN   h eter o j u n ctio n ,   as  t h e  th eo r y   in d iq u e .   T h e  s lo p e  o f   th e  p lo t   n s   ( Vg s )   allo w s   u s   to   f i n d   th e  g ate  ca p ac itan ce   v alu e   o f   t h e  s tr u ct u r e,   w h ic h   is   r elate d   to   t h e  t h ic k n e s s   o f   t h e  AlGaN   la y er ;   t h e  latter   is   g r o w i n g   m o r e   ca p ac ities   d ec r ea s es,  th is   i s   d em o n s tr ated   f o r   d =2 0 n m   t h e  s l o p e  is   2 . 6 * 1 0 12 cm - 2 V - 1 ,   w h i le  th at  f o r   d =2 6 n m   t h e   s lo p e  is   1 . 9 9 * 1 0 12 cm - 2 V - 1 f o r   th e  f ir t  s tr u ct u r e;  t h e  s a m e  i s   o b s er v ed   f o r   th e   s ec o n d   s t r u ctu r e,   w e   o b tain   2 . 5 9 * 1 0 12 cm - 2 V - 1   a n d   1 . 9 8 * 1 0 12 cm - 2 V - 1   f o r   2 0 n m   an d   2 6 n m   r esp ec tiv e l y .   I t  is   al s o   o b s er v ed   th at  th e  g ate   ca p ac itan ce   i s   m o r e  s e n s iti v e   to   th e   v ar iat io n   i n   th e   A lG aN  la y er   th ic k n es s   t h an   to   t h e  v ar iatio n   in   t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 ,  A p r il   201 8   :   9 5 4   –   9 6 2   960   alu m in u m   m o lar   f r ac tio n .   T h is   s h o w s   th a t  h ig h   v al u es   o f   A l GaN   la y er   t h ic k n e s s   ar e  f a v o r ab le  to   ac h ie v e   s ig n i f ica n t 2 DE G  d en s it y   a n d   to   o b tain   lo w   g ate  ca p ac ita n ce   v al u e s .             Fig u r e  2 .   Var iatio n s   o f   t h e  2 D E G  d en s it y   f o r   d if f er e n t v a lu e s   o f   t h e  A lGaN  la y er   th i k n es s   an d   f o r   m =0 . 2     Fig u r e  3 .   Var iatio n s   o f   t h e  2 D E G  d en s it y   f o r   d if f er en t  v alu e s   o f   t h e  A lGaN  la y er   th i k n e s s   a n d   f o r   m =0 . 2 6       T h e  d ep en d en c y   o f   t w o - d i m e n s io n al  elec tr o n   g az   to   A lGa N  la y er   d o p in g   f o r   m =0 . 2 6   is   g i v i n g   b y   F ig u r e  4 .   As  t h e  t h ic k n e s s   a n d   d o p in g   o f   A lGaN  la y er   i n cr ea s e,   t h e  2 DE G  d en s it y   also   in cr ea s e s .   T h e   s en s iti v it y   o f   2 DE G  to   th e  t h ic k n e s s   o f   t h e  A l GaN   la y er   i s   g r ea ter   w it h   a  h i g h   d o p in g   co n c en tr atio n .   A l s o ,   th e   A l GaN   la y er   d o p in g   h as  a  lar g er   i m p ac t  o n   t h e  2 DE G  d en s it y   at  lar g e  v al u e s   o f   la y er   t h ik n e s ;  Fo r   AlGaN   la y er   t h ic k n e s s   v ar ie  f r o m   1 0 n m   to   2 0 n m ,   w e   n o tice   th a t  2 DE G  s li tg h l y   i n cr ea s e  w it h   AlGaN   la y er   d o p in g ,   th u s   w e  o b s er v e  t h a t  2 DE G  b ec a m e  m o r e  i n f l u e n ce d   b y   d o p in g   w h e n   A lGaN  la y er   th ic k n es s   ar e  o v er   th an   2 0 n m .   T h is   r esu l t  ca n   b e  ex p lain   t h at  t h e  A lGaN  la y e r   d o p in g   w id e n s   t h e  b an d g ap   o f   th e  AlGaN   s e m ico n d u cto r ,   w h ic h   i n f l u e n ce s   th e  co n d u c tio n   b an d   d is c o n tin u it y   o f   A lGa N  /  GaN   h eter o j u n ctio n ,   th at   i m p lies   an   in cr ea s e  i n   t h e  2 DE G  co n f in e m e n t i n   th e  q u an tu m   w e ll.  T h er ef o r e,   it i s   e v id en t   t h at  o b tain in g   h i g h   d en s itie s   o f   2 DE G  r eq u ir es e it h er   a  h i g h   d o p in g   o r   a  h ig h er   A l GaN   la y er   t h ic k n e s s .           Fig u r e  4 .   V ar iatio n s   o f   t h e  2 D E G  d en s it y   f o r   d if f er en t  v al u e s   o f   th e  AlGaN   la y er   d o p in g         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A n a lytic  E s tima tio n   o f Tw o - Dimen s io n a l E lectro n   Ga s   Den s ity  a n d   …. ( B a b a ya   A s ma e )   961   T h e  co r r ec tn ess   o f   th e  c u r r en t - v o ltag e  m o d el  d ep en d s   o n   t h e  ac c u r ac y   o f   t h e  m o d el  f o r   th e  2 DE G   co n ce n tr atio n   as  a  f u n ctio n   o f   g a te  v o lta g e,   s i n ce   it  d ir ec t l y   a f f ec t s   t h e  elec tr ic  f ield   i n   th e  A lGa N  la y er .   Fig u r e  5   s h o w s   t h e  cu r r en t - v o ltag e  ch ar ac ter i s tic  as  a  f u n cti o n   o f   th e  d r ain - s o u r ce   v o ltag e   f o r   d if f er en t  g ate - s o u r ce   v o ltag e  v alu e s   r an g i n g   f r o m   - 8 V  to   0 V.   T h ese  ch ar ac ter is tics   co r r esp o n d   to   an   id e al  HE MT   s tr u ctu r e.   Hig h   c u r r en ts   ar e  attr ib u ted   t o   v er y   h i g h   2 DE G  d en s it y ,   r e s u lt in g   f r o m   lar g e  co n d u ctio n   b an d   d is co n t in u it y   an d   s tr o n g   p o lar izatio n   ef f ec ts .   T h e  s atu r atio n   cu r r en t in cr ea s es  w it h   t h e  g ate  v o ltag e.           Fig u r e  5 .   C u r r en t - v o ltag e  c h ar ac ter is tic   I d s - Vd s   f or   A lGaN/ GaN   HE MT   f o r   d if f er en t  v alu e s   o f   G ate  v o lta g e         4.   CO NCLU SI O N     I n   th is   p ap er ,   w e  h av e  an a l y t icall y   esti m ated   th e  2 DE G  d en s it y   in   A lGa N/GaN   HE MT ,   th e  m o s t   i m p o r tan t  p ar a m eter   i n   ch ar a cter izin g   an d   ev al u ati n g   th e  p er f o r m a n ce   o f   AlGaN /GaN   HE MT .   First,  th e   p h en o m e n a   r e s p o n s ib le  f o r   f o r m al izin g   th e   t w o - d i m e n s io n al  elec tr o n   g as  h a v e  b ee n   p r esen ted .   A l s o ,   th e   ex p r ess io n   o f   t h e  2 DE G  d e n s it y   at  t h e  A lGa N  /  Ga N  i n t er f ac e  an d   t h e  e x p r ess io n   o f   th e  c u r r en t - v o lta g e   ch ar ac ter is tic   h a v e  b ee n   es ta b lis h ed .   Seco n d ,   I n   o r d er   to   h a v e  a   f a v o r ab le  co n f i n e m e n t  o f   2 DE G  in   t h e  q u an t u m   w ell,   th e  d ep en d e n c y   o f   2 DE G  o n   t h e  Alu m i n u m   co n ten t,  d o p in g   a n d   t h e  t h ic k n es s   o f   th e  AlGaN   la y er   h a s   b ee n   d i s cu s s ed .   T h e  ch ar ac ter is tic  c u r r en t - v o ltag e   h as  b ee n   p r esen ted .   Hi g h   cu r r en ts   ar e  attr ib u ted   to   v e r y   h i g h   2 DE G  d en s it y .       RE F E R E NC E S   [1 ]   W .   Ch u n g ,   e t  a l,   " A l G a N/ G a N  H EM s  w it h   3 0 0 G Hz   F M A X , "   IEE E  El e c tro n ic  De v ice   L e tt e rs ,   v o l. 3 1 ,   p p .   1 9 5 - 1 9 7 ,   A p ril   2 0 1 0 .   [2 ]     Y.Na k a sh a ,   e t  a l,   "E - b a n d   8 5 - m W   Os c il la to r  a n d   1 . 3 - W   Amp li f ier   ICs  u sin g   0 . 1 2 - μ m  Ga N  HEM T s  fo r  M il li me ter - wa v e   T ra n sc e ive rs , "   2 0 1 0   IEE E   Co m p o u n d   S e m ico n d u c t o r  I n teg ra ted   Circu it   S y m p o siu m ,   p . 1 - 4 ,   2 0 1 0 .   [3 ]     S . T irelli ,   e t  a l,   " 1 0 7 - G Hz   ( A l,   Ga )N/Ga N  HEM Ts  o n   S il ico n   W it h   Im p ro v e d   M a x i m u m   Os c il latio n   F re q u e n c ies , "   IEE E  El e c tro n   De v ice   L e tt e rs ,   v o l.   3 1 ,   A p r il   2 0 1 0 .   [4 ]   H . K .   Ju n g ,   “ P ro jec ted   Ra n g e   De p e n d e n t  T u n n e li n g   C u rre n t   o f   A s y m m e tri c   Do u b le  G a te  M OSF ET ,”   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  El e c trica l a n d   Co m p u t e r E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,  V o l .   6 ,   No .   1 ,   F e b r u a ry   2 0 1 6 ,   p p .   1 1 3 ~ 1 1 9   [5 ]   F . H.  Ra a b ,   e t  a l ,  " P o w e r  Am p li f i e rs  a n d   T ra n s m it ters   f o r  RF   a n d   M icro w a v e , "   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   M icr o wa v e   T h e o ry   a n d   T e c h n i q u e s,   v o l.   5 0 ,   p p .   1 9 5 - 1 9 7 ,   M a rc h   2 0 0 2 .   [6 ]   R. K.  Ya d a v ,   e t  a l,   " T CAD   S im u latio n s  a n d   S m a ll   S ig n a l  M o d e li n g   o f   DMG   A l Ga N/ G a N  HFE T , "   In ter n a ti o n a l   J o u rn a l  o f  El e c trica l  a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g   ( IJ ECE ) ,  V o l .   7 ,   No .   4 ,   p p .   1 8 3 9 - 1 8 4 9 ,  2 0 1 7 .   [7 ]   S .   Kh a n d e lw a l  a n d   T . A .   F jeld ly ,   " A   p h y si c s  b a se d   c o m p a c t  m o d e l  o f   I – V   a n d   C – V   c h a ra c teristics   i n   A l G a N/ G a N  HEM T   d e v ice s, "   S o li d - S t a te E lec tro n ics ,   v o l .   7 6 ,   p p .   6 0 – 6 6 ,   Ju ly   2 0 1 2 .   [8 ]   D.  De lag e b e a u d e u f   a n d   N.T .   L in h ,   " M e tal - (n )  A IGa A s - G a As   Tw o - Di m e n sio n a l  El e c tro n   G a s  F ET , "   IEE E   T ra n sa c ti o n s  o n   El e c tro n   De v ice s ,   Vo l.   2 9 ,   p p .   9 5 5 - 6 0 ,   J u n e   1 9 8 2 .   [9 ]     Ra sh m i,   e t  a l  " A n a l y ti c a l  m o d e l   f o r  DC  c h a ra c teristic s  a n d   sm a l l  sig n a l  p a ra m e ters   o f   A l Ga N/ Ga N  m o d u lati o n   d o p e d   f ield - e ff e c t  tran sisto rs  f o r  m icro w a v e   c ircu it   a p p li c a ti o n s,"   M icr o wa v e   Op ti c a l  T e c h n o l o g y   L e tt e rs ;  v o l.   2 7 ,   p p . 4 1 3 – 9 ,   2 0 0 0 .   [1 0 ]     H.A h n   a n d   M . E.   N o k a li ,   " A n   a n a l y ti c a l  m o d e l  f o r  h ig h   e lec tr o n   m o b il it y   tran sisto rs,"   IEE E  T ra n sc a ti o n   o n   El e c tro n   De v ice s ,   v o l.   4 1 ,   p p .   8 7 4 – 8 ,   1 9 9 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   2 ,  A p r il   201 8   :   9 5 4   –   9 6 2   962   [1 1 ]     S .   Ka rm a lk a r   a n d   G .   Ra m e sh ,   " A   si m p le   y e t   c o m p re h e n siv e   u n if ied   p h y sic a l   m o d e l  o f  th e   2 D  e lec tro n   g a s   in   d e lt a d o p e d   a n d   u n if o rm l y   d o p e d   h ig h   e lec tro n   m o b il it y   tran sisto rs,"   IEE E   T ra n sc a ti o n   o n   El e c tro n   De v ice s ,    v o l.   4 7 ,   p p .   1 1 – 2 3 ,   2 0 0 0 .     [1 2 ]     S . S e n ,   e t  a l,   " T e m p e ra tu re   a n d   a lu m in u m   c o m p o siti o n   d e p e n d e n t  c a rrier co n c e n tratio n   a t  A lGa A s/ Ga As   in terfa c e , "   J o u rn a l  o f  P h y sic s D: A p p l ied   P h y sic s ,   v o l .   3 3 ,   p p .   1 8 – 2 3 ,   2 0 0 0 .   [1 3 ]     S . H.Ng ,   e t  a l,   " A   tw o - d ime n sio n a l  se lf c o n siste n t  n u m e rica l  m o d e l  f o r  h ig h   e lec tro n   m o b il it y   tran sisto r, "   IEE E   T ra n sc a ti o n   o n   El e c tro n   De v ice s ,   v o l.   3 4 ,   p p .   8 5 2 – 8 6 1 ,   1 9 9 1 .   [1 4 ]     A .   De n is,   e t  a l ,   " G a ll iu m   n it rid e   b u lk   c ry st a l  g ro w th   p ro c e s se s:  A  re v ie w , "   M a ter ia ls  S c ien c e   a n d   En g i n e e rin g ,   R   5 0 ,   p p .   1 6 7 – 1 9 4 ,   2 0 0 5 .   [1 5 ]   J  Ku z m ik ,   " In A lN/(In )G a N  h ig h   e lec tro n   m o b il it y   tran sisto rs:  so m e   a sp e c ts  o f  th e   q u a n tu m   w e ll   h e tero stru c tu re   p ro p o sa l" ,   S e mic o n d u c t o r   S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   1 7 ,   p p .   5 4 0 – 5 4 4 ,   2 0 0 2 .   [1 6 ]     O.  Am b a c h e r,   e t   a l ,   " Tw o - d i m e n ti n n a l  e lec tro n   g a se s  in d u c e d   b y   sp a n tan e o u s  a n d   p iez o e lec tri c   p o lariz a ti o n   c h a rg e s in   N -   a n d   G a -   f a c e   A l G a N/G a N h e tero stru c tu re s,   "  J o u r n a l  o f  A p p li e d   P h y sic s ,   v o l.   8 5 ,   1 9 9 9 .   [1 7 ]   I.   V u rg a f t m a n   a n d   J.   R.   M e y e r,   " Ba n d   p a ra m e ters   f o r  n it ro g e n - c o n tain i n g   se m ico n d u c to rs,"   J o u rn a l  o f   Ap p li e d   Ph y sic s ,   Vo l.   9 4 ,   p p .   3 6 7 5 - 3 6 9 6 ,   2 0 0 3 .   [1 8 ]   P .   Ca rrier  a n d   S .   W e i,   " T h e o re ti c a l  stu d y   o f   th e   b a n d - g a p   a n o m a ly   o f   In N,"     J o u rn a l  Of  A p p li e d   Ph y sic s , v o l.   9 7 ,   2 0 0 5     [1 9 ]     G .   A t m a c a ,   e t  a l ,  " Nu m e ric a l  i n v e stig a ti o n   o f   th e   2 DE G   p ro p e rti e s  o f   A l Ga N/ A lN/ G a N   HEM T  stru c tu re s  w it h   In G a N/ G a N M QW   b a c k - b a rrier s tru c tu re " ,  Ph y sic a   E ,   v o l .   6 5 ,   p p .   1 1 0 – 1 1 3 ,   2 0 1 5   [2 0 ]   M . Ch a rf e d d in e ,   e t  a l,   " 2 - D  T h e o re ti c a l  M o d e l  f o r  Cu rre n t - Vo lt a g e   Ch a ra c teristics   in   A l G a N/ Ga N  HEM T ’s, "   J o u rn a l  o f  M o d e rn   Ph y sic s ,   v o l.   3 ,   p p .   8 8 1 - 8 8 6 ,   2 0 1 2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.