I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   1 ~ 10   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 1 - 10           1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   M o del lin g   en ha nc ement - m o d e   G a N  H EM T wit h g ra ded  AlG a N   b a rrier,   g ra phen e  pas siv a tion ,   a nd  dua l f ield   pla tes  v ia  TCAD       M o him inu Ra hm a n Ift y 1 ,   Abdu lla h A l F a ha d 1, 2 ,   Arna b T a luk der 1 ,   Sa t y a zit   G ho s h 1 ,   P ia s h Sha rm a 1 M d.  Sa dik   Al  Ra y ha n 1 ,3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   K h u l n a   U n i v e r si t y   o f   En g i n e e r i n g   a n d   Te c h n o l o g y ,   K h u l n a ,   B a n g l a d e s h   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   N o r t h e r n   U n i v e r s i t y   o f   B u s i n e ss a n d   T e c h n o l o g y ,   K h u l n a ,   B a n g l a d e s h   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   o f   S c h o l a r s,  D h a k a ,   B a n g l a d e s h       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 2 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J an   4 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J an   2 3 ,   2 0 2 6       An   e n h a n c e m e n t - m o d e   a l u m in u m   g a ll iu m   n it r id e   ( AlG a N ) / g a ll i u m   n i tri d e     ( G a N )   HEM is  p re se n ted   i n   wh ich   g ra p h e n e - c a p p e d   S iN  p a ss iv a ti o n ,   a   re c e ss e d   c o m p o site  p - G a g a te,  d u a l   d isc re te  field   p late s,  a n d   a   c o m p o siti o n a ll y   g ra d e d   AlG a b a rrier  (3 5 % →1 8 %   Al)  a re   c o - e n g in e e re d   in   a   sin g le d e v ice .   Th e   n o v e lt y   li e i n   i n teg ra ti n g   th e se   fo u tec h n i q u e with i n   a   sin g le  e n h a n c e m e n t - m o d e   a rc h it e c tu re   to   sim u lt a n e o u sly   su p p re ss   su rfa c e   trap p i n g ,   re d u c e   g a te  lea k a g e ,   stre n g th e n   e lec tro sta ti c   g a te  c o n tro l ,   a n d   re d istri b u te  th e   e lec tri c   field   fo h ig h e b re a k d o wn   a n d   m o re   u n if o rm   field   p ro fil e s .   TCAD  re su lt i n d ica te  a   t h re sh o l d   v o lt a g e   (Vt h )   o f   + 2 . 6   V,   tran sc o n d u c tan c e   (g m o 3 3 5   m S /mm ,   a n d   b re a k d o wn   v o lt a g e   (Vb r)  a ro u n d   1   k V.  T h e   ra d i o - fre q u e n c y   ( RF )   a n a ly sis  sh o ws   a   c u t - o ff  fre q u e n c y   (fT o f   ~ 4 2 . 5 7   G Hz ,   with   fa v o ra b le   g a te  c a p a c it a n c e   c h a ra c teristics .   Th e se   o u tco m e sh o t h a c o - o p ti m iza ti o n   d e li v e rs  n o rm a ll y - o ff  o p e ra ti o n   wi th   imp ro v e d   b re a k d o w n   a n d   RF   sp e e d   re lativ e   t o   u sin g   t h e   tec h n iq u e s   se p a ra tely ,   su p p o rti n g   su it a b il it y   fo r   h ig h - p o we r,   h ig h - fre q u e n c y   a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   C o m p o s ite  g ate   C u t - o f f   f r e q u en c y   Dis cr ete  f ield   p late   E n h an ce m e n t - m o d e   Gr ad ed   AlGaN   b ar r ier   T r an s co n d u ctan ce   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ab d u llah   Al  Fah ad   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ic  E n g i n ee r in g ,   Kh u ln Un iv er s ity   o f   E n g in ee r i n g   a n d   T ec h n o lo g y   Kh u ln a,   B an g lad esh   E m ail:  ab d u llah alf ah a d 0 1 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Galliu m   n itrid e   ( GaN ) - b ased   h eter o s tr u ctu r e   f ield - ef f ec tr an s is to r s   h av g ar n e r ed   c o n s id er ab le  atten tio n   f o r   ap p licatio n s   in   h ig h - f r e q u en c y ,   r ad io - f r eq u en cy   ( R F),   an d   h ig h - p o wer   elec tr o n ic  s y s tem s   d u t o   th eir   in h er e n m ater ial  a d v an t ag es,  wh ich   in clu d wid e   b an d g ap ,   h ig h - b r e ak d o w n   f ield ,   ex ce llen elec tr o n   m o b ilit y ,   an d   s u p er i o r   th e r m al   co n d u ctiv ity   [ 1 ] .   T h alu m in u m   g alliu m   n itrid e   ( AlGaN ) /G aN  h eter o s tr u ctu r e,   in   p ar ticu lar ,   f ac ilit ates  th s p o n tan eo u s   f o r m atio n   o f   h ig h - d en s ity   two - d im en s io n al  elec tr o n   g as  ( 2 DE G)   at   th in ter f ac with o u r eq u ir i n g   in ten tio n al  d o p i n g .   T h is   f e atu r r esu lts   in   lo w - r esis tan ce   co n d u ctio n   p ath   th at  is   h ig h ly   d esira b le  f o r   e f f i cien t p o wer   s witch in g   a n d   R F si g n al  am p lific atio n   [ 2 ] .   Alth o u g h   AlGaN /GaN  h ig h   e lectr o n   m o b ilit y   tr an s is to r s   ( HE MT s )   ex h ib it  ex ce llen p e r f o r m a n ce ,   th eir   r eliab ilit y   is   lim ited   b y   lo ca lized   elec tr ic  f ield   cr o wd in g   n ea r   th g ate,   ca u s in g   ea r ly   b r ea k d o wn   an d   cu r r en c o llap s th r o u g h   tr ap   f o r m atio n   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   C ar r ier   tr a p p in g ,   ag g r av ated   b y   s elf - h ea tin g ,   in cr ea s es  o n - r esis tan ce   an d   r ed u ce s   ef f icien cy   [ 5 ] .   Fu r th e r m o r e ,   ac h iev in g   en h a n ce m en t - m o d o p er atio n   r em ai n s   ch allen g in g   d u to   s tr o n g   p o la r izatio n   ef f ec ts   th at  s u s tain   c o n d u ctiv e   ch an n el  with o u t g at b ias [ 6 ] ,   [ 7 ] .   T o   ad d r ess   th ese  is s u es,  g r ad ed   AlGaN   b ar r ier s   h a v b ee n   in tr o d u ce d   to   s m o o th   th p o lar izatio n   ch ar g d is tr ib u tio n   an d   im p r o v m o b ilit y   an d   th r esh o ld   c o n tr o wh ile  m in im izin g   d ef ec ts   [ 8 ] [ 1 0 ] .   R ec ess ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   1 - 10   2   g ate  d esig n s   with   p - GaN   ca p s   f u r th e r   e n h an ce   g ate  c o n tr o l   an d   r e d u ce   leak ag e   [ 1 1 ] .   I n   a d d itio n ,   f ield - p late   ( FP )   s tr u ctu r es  r ed is tr ib u te  t h elec tr ic  f ield   an d   in cr ea s b r ea k d o wn   v o ltag wh ile  m itig atin g   cu r r e n   co llap s [ 4 ] ,   [ 1 2 ] ,   [ 1 3 ] ,   with   r ep o r ts   o f   b r ea k d o wn   im p r o v e m en ts   f r o m   s ev er al  h u n d r ed   v o lts   to   o v er   1 1 0 0   V   u n d er   o p tim ized   c o n f ig u r atio n s   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   Du al   f ield   p l ates  f u r th er   h elp   b ala n ce   b r ea k d o wn   s tr en g th ,   s witch in g   s p ee d ,   an d   g ate  ch ar g [ 1 4 ] ,   [ 1 6 ] .   Mo r e o v er ,   th in teg r atio n   o f   g r ap h e n p as s iv atio n   h as  s h o wn   p r o m is in   en h an cin g   d ev ice  s tab ilit y   b y   r ed u cin g   s u r f ac e - s tate  tr ap p in g   an d   im p r o v i n g   th er m al  m an ag em en t   u n d er   h ig h - p o wer   a n d   h u m id   co n d itio n s   with o u t i n tr o d u cin g   p ar asit ic  ef f ec ts   [ 1 7 ] .   W h ile  ea ch   o f   th ese  tech n iq u es,  s u ch   as  g r ad ed   b ar r ier s ,   r ec ess ed   g ates,  f ield   p lates,   an d   g r ap h en e   p ass iv atio n ,   o f f er s   p e r f o r m an ce   im p r o v e m en ts   in   is o latio n ,   th eir   f u ll  p o ten tial  r em ain s   u n d er e x p lo r e d   in   a   s in g le  co - o p tim ized   ar c h itectu r e .   T h ch allen g lies   in   t h eir   in teg r atio n ,   w h ich   in tr o d u ce s   co m p lex ities   r elate d   to   s tr ain   m an ag em en t,   elec tr o s tatic  in ter f er en ce ,   an d   f ab r icatio n   co m p atib ilit y .   T o   d ate,   f ew  s tu d ies   in teg r ate  g r ad ed   AlGaN   b ar r ie r s ,   r ec ess ed   p - GaN   g ates,  d u al   f ield   p lates,  an d   g r a p h en e   p as s iv atio n   in   o n c o - o p tim ized   ar c h itectu r e.   I n   p ar t icu lar ,   it  r e m ain s   u n clea r   wh et h er   s u ch   in teg r atio n   y ield s   m e r ely   ad d itiv g ain s   o r   p r o d u ce s   s y n e r g is tic  b eh av i o r   wh er th co m b in ed   ef f ec ex ce ed s   th s u m   o f   in d iv i d u al  o p tim izatio n s .   Mo tiv ated   b y   th is   g a p ,   th e   p r esen s tu d y   in tr o d u ce s   GaN   HE MT   s tr u ctu r th at   in teg r ates  a   co m p o s itio n ally   g r a d ed   AlGaN   b ar r ier   with   an   alu m in u m   p r o f ile  tr an s itio n in g   f r o m   0 . 3 5   to   0 . 1 8 ,   r ec ess ed   p - GaN   g ate,   d u al  d is cr ete  f ield   p late  d esig n ,   an d   g r ap h en o n   SiN  p ass iv atio n .   Simu lat io n   r esu lts   v alid ate   th at  th is   s tr u ctu r ac h iev es  m u ltip le  p er f o r m an ce   m iles to n e s :   i)   E n h a n ce m en t - m o d o p er atio n = + 2 . 6   V   with   s tr o n g   tr an s co n d u cta n ce   ( = 335   m S/mm ) ii)  Hig h - v o ltag r o b u s tn ess  1001   V an d   iii)  R F   r ea d in ess = 42 . 57   GHz r ed u ce d   g ate - to - d r ain   ca p ac itan ce   ( C gd ) T h ese  im p r o v em e n ts   r ef lect  n o o n l y   s u m m atio n   o f   en h a n ce m en ts   b u also   th e m er g e n ce   o f   s y n er g is tic  ef f ec ts   wh er e   in te g r ated   o p tim izatio n   lead s   to   n o n - lin ea r ,   co m p o u n d ed   p er f o r m a n ce   g ain s .   T h ese  r esu lts   f u r th e r   s u p p o r t   n ex t - g en er atio n   h ig h - p o wer   R F/p o wer   GaN   elec tr o n ics  b y   p r o v id in g   in teg r atio n - f o cu s ed   d esig n   g u id an ce   with   i m p r o v e d   r elia b ilit y   m ar g in s   ag ain s t f ield   cr o wd in g   an d   tr a p - r elate d   i n s tab ilit ies.       2.   M E T H O D   T h d e v ice  is   m o d eled   u s in g   Sil v ac o   T C AD,   with   AT HE NA  h an d lin g   th e   p r o ce s s   s im u latio n   co v er in g   d e p o s itio n ,   d if f u s io n ,   etch in g an d   AT L AS  p er f o r m in g   th e   s u b s eq u en t   elec tr ical  an d   q u a n tu m - m ec h an ical  an aly s es.  Fab r icatio n   b eg in s   o n   2 5 0   µm   SiC   s u b s tr ate,   ch o s en   f o r   its   s u p er io r   th er m al   co n d u ctiv ity   a n d   a b ilit y   to   s u s tain   h ig h - p o wer   o p er atio n .   3 0   n m   AlN  n u clea tio n   lay er   p r o m o tes  lattice  m atch in g   an d   h ig h - q u ality   ep i tax ial  g r o wth ,   f o ll o wed   b y   5 AlGaN   b u f f er   lay er   th at  e n h an ce s   cr y s tallin e   q u ality   an d   r e d u ce s   d is lo ca tio n   d e n s ity .   On   t o p   o f   th is ,   a   3 5   n m   GaN   c h an n el   is   f o r m ed   to   s er v as  th e   p r im ar y   elec tr o n   tr a n s p o r t r e g io n .   T h b ar r ie r   lay er   is   co m p o s itio n ally   g r a d ed ,   with   al u m in u m   co n ten g r ad u ally   d ec r ea s in g   f r o m   3 5 %   to   1 8 %.  T h is   s m o o th   co m p o s itio n al  tr an s itio n   m itig ates  p o lar izatio n - in d u ce d   ch ar g s p i k es  an d   s tr en g th e n s   elec tr o n   co n f i n em en t a t th h e ter o in ter f ac e,   r esu ltin g   i n   im p r o v ed   ca r r ie r   tr an s p o r t.  Ab o v th b ar r ier   lies   p - GaN   ca p   lay er   ( 1 1 8   n m )   d o p e d   with   m a g n esiu m   at  5 × 1 0 18   cm - 3 ,   wh ich   en ab les  n o r m ally - o f f   ( en h an ce m en t - m o d e)   b eh a v io r .   T h e   p - GaN   r eg io n   u n d er   th e   g ate  is   p r ec is ely   r ec ess ed   th r o u g h   A T HE NA’ s   etch in g   s im u latio n   to   ac h iev p o s itiv th r esh o ld   v o ltag e,   o f f er in g   tig h ter   g ate  co n tr o an d   en h an ce d   s witch in g   s tab ilit y .   On ce   th e   ep itax ial   lay er s   ar e   co m p lete,   m etalliza tio n ,   d if f u s io n ,   a n d   d ielec tr ic  p ass iv atio n   s tep s   ar e   s im u lated   to   f in alize   th d e v ic s tr u ctu r p r i o r   to   elec tr ical  t esti n g .   Ni/Au   Sch o ttk y   g ate  co n tact  with   wo r k   f u n ctio n   o f   5 . 1   eV  p r o v id es  s tr o n g   g ate  m o d u latio n ,   wh ile  T i/Al/Ni /Au   o h m ic  co n tacts  with   wo r k   f u n ctio n   o f   4 . 0 4   eV  en s u r lo co n ta ct  r esis tan ce   at  th s o u r ce   an d   d r ain .   T h g ate  le n g th   is   s et  to   1 . 4   µm ,   with   1   µm   s o u r ce   an d   d r ain   co n tacts,  r esu ltin g   in   t o tal  d ev ice  len g th   o f   1 0 . 4   µm .   Key   d ev ice   p ar a m eter s   u s ed   i n   T C AD   s im u latio n   ar s h o wn   in   T ab le  1 .   Mo r eo v e r ,   a    3 4   p ass iv atio n   lay er   is   in clu d e d ,   an d   d u al  f ield   p lates  co n n e cted   to   th g ate  an d   s o u r ce   ar p o s itio n ed   o v er   th p ass iv atio n   to   r ed is tr ib u te  th elec tr ic  f ield ,   r ed u ce   g ate - ed g cr o wd i n g ,   an d   s u p p r ess   tr ap - ass is te d   cu r r en co llap s e.   Fu r t h er   r elia b ilit y   is   ac h iev ed   th r o u g h   th e   in teg r atio n   o f   m o n o lay er   g r ap h en s h ee ato p   th Si 3 N 4   p ass iv atio n .   Gr ap h en o n   Si 3 N 4   f u n ctio n s   as  an   ato m ically   th in ,   co n d u ctiv e,   an d   ch em ically   in er t   ca p   th at  s cr ee n s   s u r f ac ch a r g e,   p ass iv ates  d an g lin g - b o n d /d ef ec s tates,  an d   s tab ilizes  th s u r f ac Fer m i   lev el ,   th er eb y   s u p p r ess in g   tr ap - ass is t ed   cu r r e n t c o llap s u n d er   h ig h   f ield .   F i g u r e   1   i ll u s t r at e s   t h e   s t r u c tu r a l   d e s i g n   a n d   s i m u l a ti o n   f r a m e w o r k   o f   t h e   p r o p o s e d   A lG a N /G aN  H E M T .   T h r e c es s e d   a n d   g r a d e d   b a r r i e r   c o n f i g u r a ti o n ,   t o g e th e r   w i t h   g r a p h e n e   a n d   S i N₄   p a s s i v a t i o n   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ( a ) ,   i s   i m p l e m e n t e d   t o   i m p r o v e   e l e c t r o s t a ti c   c o n t r o l   a n d   e l e c t r i c - f i el d   d i s t r i b u ti o n ,   a s   c o n f i r m e d   b y   t h e   3 D   l a y e r   a n d   d o p i n g   p r o f i l e   i n   F i g u r e   1 ( b ) .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   f i n e l y   r e s o l v e d   m e s h   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ( c )   e n a b l e s   p r e c is e   e x t r a ct i o n   o f   d i r e c t   c u r r e n t   ( DC )   a n d   R F   c h a r a c t e r is t i cs   b y   c a p t u r i n g   p e a k   e le c t r i c - f i el d   r e g i o n s   a n d   p a r a s i t i c   c a p a ci t a n c es   wi t h   h i g h   f i d e l i t y .   I n   t h e   p r o p o s e d   a r c h i t e c t u r e ,   t h e   g r a d e d   b a r r i e r   p r i m a r i l y   s t r e n g t h e n s   t h e   e l ec t r o s t a t i c   c o n t r o l   o f   t h e   2 D E G   a n d   s u p p o r ts   s t a b l e     w h i l e   m a i n t a i n i n g   s t r o n g   .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Mo d ellin g   en h a n ce men t - mo d e   Ga N   HE MT s   w ith   g r a d ed   A lGa N   b a r r ier     ( Mo h imin u r   R a h ma n   I fty )   3       ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r 1 .   Stru ctu r al  co n f ig u r at io n   o f   t h p r o p o s ed   AlGaN /GaN  HE MT : ( a)   T h e   p r o p o s e d   2 D   s c h e m at i c   v i ew   o f   A l G a N/ G a N   H E M T   w i t h   AlG a N   b a r r i e r ,   Ga N   c h a n n e l ,   Si 3 N 4   p as s i v a t i o n ,   g r a p h e n e   c a p ,   an d   c o n t a c t s ;   ( b )   3 D   d o p i n g   a n d   l a y e r   d i s t r i b u t i o n   u s e d   t o   v e r i f y   t h e   r e c ess e d   a n d   g r a d e d   r e g i o n s ;   a n d   ( c )   m e s h e d   s i m u l at i o n   d o m a i n   i n   A T L AS   u s e d   f o r   DC   a n d   R F   a n a l y s i s   t o   a c c u r a t el y   c a p t u r e   p e a k   e l e c t r ic   f i e l d s   a n d   p a r a s it i c   c a p a ci t a n c es       T h r ec ess ed   p - GaN   g ate  en f o r ce s   en h an ce m en t - m o d b eh a v io r   b y   d ep letin g   th c h an n el  at  = 0   V   an d   r ed u cin g   leak ag e.   Du al  f ield   p lates  s h if an d   s p r ea d   t h p ea k   elec tr ic  f ield   awa y   f r o m   th g ate  ed g e,   im p r o v in g      an d   r e d u cin g   tr a p p in g - in d u ce d   d is p er s io n .   Gr a p h en e   p ass iv atio n   s u p p r ess es  s u r f ac tr ap p in g   an d   s tab ilizes  th g ate d r ain   s u r f ac p o ten tial,  s u p p o r tin g   im p r o v ed   d y n am ic  b e h av i o r   an d   r e d u ce d      co u p lin g .   T h f i n alize d   s tr u ctu r is   im p o r ted   in to   S ilv ac o   AT L AS  f o r   co m p r e h en s iv elec tr ical  ch ar ac ter izatio n .   W ith in   AT L AS,  th Po is s o n - Sch r ö d in g er   an d   d r if t - d i f f u s io n   eq u atio n s   ar s o lv ed   s elf - co n s is ten tly   u n d er   Fer m i Dir ac   s tatis t ics to   ca p tu r b o th   q u a n tu m   co n f in em en t a n d   ca r r ier   tr an s p o r t [ 1 8 ] .   T h e   Sh o ck ley - R ea d - Hall  r ec o m b in atio n   m ec h a n is m   is   in co r p o r ate d   to   m o d el  ca r r ie r   g en er atio n   an d   r ec o m b in atio n   p r o ce s s es,  wh ile  f in m esh   g r id   en s u r es n u m er ical  p r ec is io n ,   p ar ticu lar ly   in   th r ec ess ed   g ate   r eg io n   wh e r elec tr ic  f ield s   ar m o s t in ten s e.     2 1 2 1 ( ) ( ) + ( ) ( ) = ( )   ( 1 )     . ( ) = [ ( ) ( ) ]   ( 2 )      (  ) =   ( 3 )       = 1    +   ( 4 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   1 - 10   4     = 1    +   ( 5 )     Simu latio n   r esu lts   co n f ir m   th at  th p - GaN   r ec ess ed ,   g r ad e d   b a r r ier   AlGaN /GaN   HE M T   ac h iev es  h ig h   b r ea k d o wn   v o ltag e,   s tr o n g   g ate  c o n tr o llab ilit y ,   an d   m in im al  cu r r e n co llap s e.   T h co m b in ed   ef f ec ts   o f   th g r ad ed   b a r r ier ,   d u al  f ield   p lates,  an d   g r ap h e n p ass iv atio n   cr ea te  b alan ce d   ar c h itectu r o p tim ized   f o r   h ig h - p o wer   a n d   h ig h - f r e q u en cy   ap p licatio n s ,   d e m o n s tr atin g   th e   ef f ec tiv e n ess   o f   s tr u ctu r al  in n o v atio n   an d   p r o ce s s - lev el  r ef in em e n t in   ad v an cin g   GaN - b ased   tr an s is to r   tech n o lo g y .       T ab le  1 .   Key   d ev ice  p a r am ete r s   u s ed   in   T C AD   F e a t u r e   M a t e r i a l   Th i c k n e ss/ d i m e n si o n s   ( μ m )   S u b s t r a t e   S i C   2 5 0   N u c l e a t i o n   A l N   0 . 0 3   B u f f e r   Al 0. 05 Ga 0. 95 N   2   C h a n n e l   G a N   0. 0 35   B a r r i e r   ( g r a d e d )   Al x Ga 1 - x N   ( x :   0 . 3 5 0 . 1 8 )   0 . 0 0 8     B a r r i e r   ( un g r a d e d )   Al x Ga 1 - x N   ( x :   0 . 2 8 )   0 . 0 1 5     p - G a N   c a p   p - G a N   ( M g )   0. 1 1 8     G a t e   c o n t a c t   ( L g )   N i / A u   S c h o t t k y   1 . 4   O h mi c   c o n t a c t   ( L s   L d )   Ti / A l / N i / A u       F i e l d   p l a t e s   ( L s F P   L gF P )   Ti / A l / N i / A u   0 . 6         3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Fig u r 2   illu s tr ates  th e n er g y   b an d   d ia g r am   o f   th e   p r o p o s e d   d e v ice  u n d er   ON - s tate  b ias  co n d itio n s T h en er g y   p r o f ile  at  th AlGaN /GaN  h eter o in ter f ac r ev ea ls   n o ticea b le  d r o p   in   th e   co n d u ctio n   b an d   b en ea th   th Fer m i   lev el   in   t h ON - s tate,   s ig n if y in g   s tr o n g   ac cu m u latio n   o f   th e   2 DE w ith   ef f icien t   cu r r en f lo th r o u g h   th ch an n el.   T h is   p h en o m en o n   is   p r im a r ily   g o v er n ed   b y   p o lar izatio n - in d u ce d   ch ar g e   ac cu m u latio n   in   t h g r a d ed   AlGaN   b ar r ier ,   with   th ap p lied   g ate  b ias  ac tiv ely   m o d u latin g   th ch a r g e   d is tr ib u tio n   an d   elec tr o s tatic  p o ten tial  p r o f ile.   T h is   b eh av io r   r esu lts   f r o m   th co m b in ed   e f f ec ts   o f   th p - GaN   ca p   lay er ,   wh ich   in tr o d u ce s   s u r f ac d ep letio n   r eg io n ,   an d   th r ec ess ed   g ate,   wh ich   en h an ce s   g ate  co n tr o l   an d   e n s u r es  p o s itiv th r esh o ld   v o ltag e.   T h g r ad e d   b ar r i er   f u r th er   s m o o th s   th e   b a n d   tr an s itio n ,   r e d u cin g   in ter f ac s tates a n d   en h a n cin g   th ON - s tate  p er f o r m a n ce .   Fig u r 3 ( a)   s h o ws  ch an g es  in   th d r ain   cu r r en ( I D )   with   v ar y in g   d r ai n   v o ltag f o r   d if f er e n g ate - to - s o u r ce   v o ltag es  v ar y in g   f r o m   2   V   to   8   in   s tep s   o f   1   V.   T h e   p r o p o s ed   c o m b in ed   s tr u ctu r ac h iev es  an   im p r ess iv d r ain   cu r r en o f   0 . 6 3 8 2 5   A/m m ,   s h o win g   p o te n tial  f o r   h an d lin g   h ig h   p o we r .   At  g ate - to - s o u r ce   v o ltag ( V gs )   3   V,   th I D   af ter   r ea ch in g   s atu r atio n   s h o ws  s ig n if ican cu r r en d r o o p   u p   to   V DS   2 0   V,   in d icatin g   h ig h er   th e r m al  s tab ilit y .   T h tr an s f e r   ch ar ac t er is tics   o f   Al x Ga 1 - x N/Ga HE MT   s h o wn   in     Fig u r 3 ( b )   ex h ib it  clea r   en h an ce m e n t - m o d b eh a v io r ,   with   d r ain   cu r r e n in cr ea s in g   with   V gs   b ey o n d   th r esh o ld   v o ltag e.   T h d esi g n ed   s tr u ct u r ac h ie v es  d r ain   cu r r en I D - on   o f   0 . 5 4 8 7 4   A/m m   at  a n   Al   co n ce n tr atio n   o f   0 . 3 5   wh e n   th d r ain   v o ltag is   f ix e d   at  1 5   V.   T h is   h ig h er   d r ai n   cu r r e n in d icate s   s tr o n g er   d ev ice  ca p ab ilit y   with   b etter   p er f o r m a n ce   in   p o wer   an d   R F a p p licatio n s .           Fig u r 2 On - s tate  b an d   d iag r a m   o f   th p r o p o s ed   co m p o s ite  HE MT ,   illu s tr atin g   en h an ce d   2 DE co n f in em en u n d er   b ias d u to   th g r a d ed   A lGaN  b ar r ier   an d   r ec ess ed   p - G aN  g ate  elec tr o s tatics   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Mo d ellin g   en h a n ce men t - mo d e   Ga N   HE MT s   w ith   g r a d ed   A lGa N   b a r r ier     ( Mo h imin u r   R a h ma n   I fty )   5       ( a)   ( b )     Fig u r 3 .   E lectr ical  c h ar ac ter is tics   o f   th p r o p o s ed   c o m p o s ite   HE MT :   ( a)   o u t p u t c h a r ac ter is tics   ( I _ D V_ DS)   o f   th p r o p o s ed   co m p o s ite  HE MT   at  d if f er en t V _ g s ,   co n f ir m in g   h ig h   cu r r en t d r i v ab ilit y   with   s tab le  ch an n el  m o d u latio n   ac r o s s   th ap p lied   g ate  b ias r an g e ,   an d   ( b )   t r a n s f er   ch ar ac ter is tics   o f   th p r o p o s ed   s tr u ctu r e,   d em o n s tr atin g   e n h an ce m en t - m o d o p er atio n   t h r o u g h   a   p o s i tiv V_ th       As  s h o wn   in   Fig u r e   4 ,   th e   co m b in e d   s tr u ctu r e   ac h iev e s   m ax im u m     o f   2 . 6   at   an   Al   co n ce n tr atio n   o f   0 . 1 8 ,   wh ich   d ec r ea s es  with   an   in cr ea s in   Al  co n ce n tr atio n .   I p r o v id es  v is u al  co m p ar is o n   th at  in ter p r ets   h o b ar r ier   g r a d in g   a f f ec ts     an d   a   m ax im u m   tr an s co n d u cta n ce   o f   3 3 5   m S/mm   is   attain ed   a t   an   Al  co n ce n tr atio n   o f   0 . 3 5 .   Ov er all,   th ese  tr en d s   f u r th er   u n d er s co r th ef f ec tiv en ess   o f   t h g r ad ed   d esig n   in   o p tim izin g   p er f o r m an ce   f o r   h ig h - f r e q u en c y   an d   h ig h - p o wer   ap p licatio n s .   Mo r eo v e r ,   i n   th e   p r o p o s ed   co m p o s ite  s tr u ctu r e,   th s u b t h r esh o ld   s win g   ( SS )   d em o n s tr ates  n o n - lin ea r   d e p en d e n ce   o n   Al  co m p o s itio n ,   r ea ch in g   a   m in im u m   o f   2 4 . 6 2 m V/d ec   at  o p tim ized   c o n d it io n s ,   in d icativ o f   ex ce llen t   e lectr o s tatic  co n tr o l.  T h s am co n f ig u r atio n   e f f e ctiv ely   s u p p r ess es  g ate  leak a g e,   with   th e   lo west  leak ag e   cu r r en r ec o r d ed   at   2 . 4 4 × 1 0 - 14 A .   F u r t h e r m o r e ,   m a x i m u m   I D , ON /I D , O FF   r ati o   o f   1 . 2 1 7 4 × 1 0 14   is   ac h i e v e d   at  x =  0 . 2 2 ,   h i g h li g h ti n g   th e   s tr u ct u r e’ s   ca p a b i lit y   f o r   r o b u s t   c h a n n el   f o r m a ti o n ,   s u p er i o r   s wi tc h i n g   e f f ici en c y ,   an d   m in im al  o f f - s tate  co n d u ctio n k ey   f ea tu r es f o r   l o w - p o wer   an d   h ig h - p er f o r m a n ce   d ev ice   ap p licatio n s .   Ov er al l,  th ese  DC   r e s u lt s   ad d r ess   th g ap   h ig h lig h ted   in   th I n tr o d u ctio n   b y   s h o win g   t h at  th in teg r ated   ar ch itectu r d eliv er s   n o r m ally - o f f   c o n tr o wh ile  m ain tain in g   s tr o n g   c h an n el   p er f o r m a n ce .   T h co m p ar ativ e   n atu r o f   t h e   p lo t   em p h asizes  th e   in s ig h t th at  th er is   tr ad e - o f f   b etwe en   th r esh o l d   v o ltag e   an d   ch an n el  co n d u ctiv ity .           Fig u r 4 .   T r an s co n d u ctan ce   v s   g ate  to   s o u r ce   v o ltag f o r   d if f er en t g r a d ed   b a r r ier   Al  co n ce n tr atio n s ,   s h o win g   th at  b ar r ier   g r ad in g   s tr en g th e n s   g ate  co n tr o l a n d   im p r o v es    wh ile  en ab lin g     tu n in g       B r ea k d o w n   v o lta g e   is   c r u ci al   f o r   h i g h - p o w er   a n d   R a p p l icat io n s ,   s o   d if f er en d o p i n g   co n d iti o n s   wer e   t este d   i n   t h e   p r o p o s ed   H E MT   to   a n al y ze   i ts   b r e a k d o w n   b e h a v i o r .   Fi g u r e   5 ( a )   s h o ws   t h at   t h e   h i g h est   d r ai n   v o lta g is   ac h i ev e d   w h e n   all   r eg i o n s   ar d o p ed   o r   all   e x c ep t   r e g i o n   s i x .   T h is   p lo i ll u s tr at es  h o w   b r ea k d o w n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   1 - 10   6   v o lta g v a r ies   wit h   th Al Ga b ar r i er   c o m p o s it io n   u n d e r   t wo   d o p in g   c o n d i ti o n s .   I el u ci d at es  t h n o n - li n e ar   r el ati o n s h i p   b et wee n   b ar r i er   A c o n te n t   a n d   b r ea k d o w n   r o b u s tn ess ,   u n d e r s c o r in g   t h in s ig h th at  m o d e r at Al   co n t en t ( ~ 2 0 %)   m a x im iz es b r e ak d o w n   v o lt ag e,   w h e r e as to o   h i g h   A c o n t en t c a n   ac t u all y   r e d u ce   it T h e   p - G aN  ca p   is   d o p e d   wit h   m ag n esi u m   at  a b o u t   5 × 1 0 18   p e r   c u b ic   c e n ti m et er ,   w h il o t h er   l ay er s   r e ce i v e   n - ty p e   d o p in g   a t   1 × 1 0 17   p e r   c u b i c   ce n t im ete r .   T h is   d o p i n g   s et u p   im p r o v e s   t h e   ele ct r ic   f i el d   d is t r i b u ti o n   a n d   b r e ak d o w n   p e r f o r m a n c e.   T o   f u r t h e r   ass es s   t h e   e f f e ct,   th e   al u m i n u m   c o n ten t   i n   th e   AlG aN   b a r r i e r   is   a d j u s te d ,   as   d e p ic te d   in   Fi g u r 5 ( b ) .   I is   o b s e r v ed   f r o m   t h a d j u s t m e n t h at  t h e   b r ea k d o w n   v o lt ag i n c r e ases   wit h   Al  c o n te n u p   t o   2 0   p e r c en t ,   b u d e cr ea s es  b e y o n d   t h a t.   T h h i g h est   b r ea k d o w n   v o lt ag o f   ar o u n d   1 0 0 1   V   is   o b s e r v e d   w h e n   all   r e g i o n s   e x c e p r e g i o n   s i x   ar d o p ed .   g r ap h en p ass i v ati o n   l ay e r   is   a d d e d   t o   s t a b ili ze   s u r f ac e   el ec t r i f ie ld s   an d   p r e v en t l ea k a g u n d er   h i g h - v o lt a g e   s t r ess ,   en s u r i n g   d e v i ce   r elia b i lit y   i n   h i g h - v o lt a g e   o p e r a ti o n .           ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   B r ea k d o wn   c h ar ac te r is tics   o f   th p r o p o s ed   co m p o s ite  HE MT : ( a)   B r ea k d o wn   c h a r ac ter is tics   o f   th p r o p o s ed   co m p o s ite  HE MT   u n d er   d i f f er en d o p i n g   co n d itio n s ,   s h o win g   th s en s itiv ity   o f   V_ b r     to   c h ar g d is tr ib u tio n   an d   f ield   m a n ag e m en t in   th g ate - ed g e   r eg io n s ; a n d   ( b )   C o m p ar is o n   o f   b r ea k d o wn   v o ltag es    f o r   v a r y in g   Al  co n ce n t r atio n   o f   th g r a d ed   b ar r ier   lay e r   wh e n   all  r eg io n s   ar e   d o p ed ,   a n d   w h en   all    r eg io n s   ex ce p t r eg io n   6   a r d o p ed       Fig u r 6 ( a )   s h o ws  C gs C gd ,   an d   C gg   v er s u s   V gs   f o r   g r a d ed   a n d   u n g r ad e d   d ev ices.  I n   th e   g r a d ed   ca s e,   C gs   an d   C gg   s tay   n ea r   ze r o   o r   n eg ativ at  lo V gs   d u to   d ee p   d ep letio n   an d   p o lar izatio n   ef f ec ts .   B o th   r is e   s h ar p ly   with   V gs ,   p ea k in g   ar o u n d   1 1 0 0   p F,  th en   d ec lin as  th ch an n el  f o r m s .   L o C gs   en s u r es  b etter   h ig h - f r eq u e n cy   p er f o r m an ce ,   c o n f i r m in g   im p r o v ed   g ate   co n tr o an d   r eliab le  n o r m ally - o f f   b e h av io r .   T h e   p r o p o s ed   s tr u ctu r ac h ie v es  n o tab le   c u t - o f f   f r e q u en c y   o f   ~ 42 . 5 7   G Hz  ( Fig u r e   6 ( b ) )   an d   a   lo D I B L   o f   4 . 2 5   m V/V wh ich   h ig h lig h ts   its   s tr o n g   p o ten tial  f o r   in teg r atio n   in to   R F,  m icr o wav e,   an d   h ig h - s p ee d   d ig ital  s y s tem s   wh er s u p er io r   h ig h - f r eq u en c y   p er f o r m an ce   is   cr itical.   T h e   cu t - o f f   f r eq u e n cy ,   d en o ted   a s   f T ,   r ep r esen ts   th f r eq u e n cy   at   wh ich   t h cu r r e n g ain   o f   th tr a n s is to r   d r o p s   to   u n ity .   I is   a   k ey   f ig u r e   o f   m er it  in   h ig h - f r eq u e n cy   tr an s is to r   o p er atio n   an d   is   m ath em atica lly   d ef i n ed   as ( 6 ) .       = 2      ( 6 )     Alth o u g h   th f o cu s   o f   th is   s tu d y   is   o n   s m all - s ig n al  ch ar ac te r is tics ,   lar g e - s ig n al  R b eh av i o r   r em ain s   ess en tial  f o r   ev alu atin g   p o we r   p er f o r m an ce .   Key   m etr ics  s u ch   as  p o wer - ad d ed   ef f icien c y   ( PAE)   an d   p o wer   g ain   d eter m in e   s u itab ilit y   f o r   GHz   o p er atio n .   C o m p a r ab le  en h an ce m en t - m o d Ga HE MT s   h av e   d em o n s tr ated   p o wer - ad d ed   e f f icien cy   ( PAE)   v alu es  o f   ap p r o x im ately   7 0 an d   o u t p u p o wer   d en s ities   n ea r   1   W /m m   o u tp u at   V DS   1 0   V,   with   ad v an ce d   d e v ices  ex ce e d in g   8 0 PAE  in   t h 2 3   G Hz  r an g e   an d   1 0 2 0   d B   g ain   at  m icr o wav f r e q u e n cies.  Fu tu r wo r k   s h o u ld   in clu d lar g e - s ig n al  c h ar ac ter iz atio n s u ch   as  lo ad - p u ll  m ea s u r em en ts   an d   R s tr ess   test in g ,   to   v er if y   th at  th e   p r o p o s ed   d ev ice  m ain tain s   h ig h   ef f icien cy   a n d   r eliab ilit y   u n d er   r ea l o p er atin g   co n d itio n s .   T o   co n tex tu alize   th ad v an c em en ts   ac h iev ed   th r o u g h   o u r   in teg r ated   d e v ice  ar ch itectu r e,   it  is   in s tr u ctiv to   ex am in e   h o th ese  p er f o r m a n ce   m etr ics  co m p ar ag ain s estab lis h ed   GaN   HE MT   tech n o lo g ies   r ep o r ted   in   th e   liter atu r e.   W h ile   th e   ea r lier   d is cu s s io n s   h a v e   d etailed   t h p h y s ical  m ec h an i s m s   an d   s im u lated   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Mo d ellin g   en h a n ce men t - mo d e   Ga N   HE MT s   w ith   g r a d ed   A lGa N   b a r r ier     ( Mo h imin u r   R a h ma n   I fty )   7   o u tco m es  o f   th e   p r o p o s ed   s t r u ctu r e,   b r o ad er   p er f o r m a n ce   lan d s ca p allo ws  u s   t o   as s ess   wh eth er   th ese   im p r o v em e n ts   ar in cr em en tal   o r   in d icativ o f   m o r f u n d a m en tal  d esig n   s h if t.  Acc o r d i n g ly ,   co m p ar ativ s u m m ar y   is   p r esen ted   in   T a b le  2 ,   in co r p o r atin g   k ey   f ig u r es  o f   m er it   alo n g s id th s tr u ctu r al  in n o v atio n s   em p lo y ed   in   ea ch   r ef er en ce d   wo r k .           ( a)   ( b )     Fig u r 6 .   C ap ac itan ce   c h ar ac t er is tics   an d   R F p er f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   c o m p o s ite  HE MT :       ( a)   C ap ac itan ce   ch ar ac ter is tics   o f   th p r o p o s ed   co m p o s ite  HE MT in d icatin g   r ed u ce d      th at  s u p p o r ts   im p r o v e d   s witch in g   o r   R F b eh av io r ; a n d   ( b )   C u t - o f f   f r eq u en cy   v s   g ate  to   s o u r ce   v o ltag o f   th   co m p o s ite  HE MT id en tif y in g   th b ias r eg io n   th at  m ax im ize s   R F p er f o r m an ce       T ab le  2 .   C o m p a r ativ p er f o r m an ce   m etr ics o f   r e p o r ted   GaN   HE MT s   em p lo y in g   in d iv id u al  o r   p ar tial  en h an ce m e n t stra teg ies with   th p r o p o s ed   s y n e r g is tically   in teg r ated   s tr u ctu r e   Ref   Te c h n i q u e u se d   g m   ( mS / mm )   I D m ax   ( A / mm )   f T   ( G H z )   V br   (V)   V th   (V)   SS  ( mV / d e c a d e )   O n / o ff  r a t i o   [ 9 ]   p - G a N   +   g a t e   r e c e ss  +   g r a d e d   b a r r i e r   ( si m u l a t i o n )   9 4 . 7   0 . 7 1 8       8 . 6       [ 11 ]   G a t e   r e c e ss +   F P   ( e x p e r i m e n t a l )   2 1 0   0 . 6 1   16   1 6 0   0 . 5   80   10 8   [ 14 ]   D u a l   F P   ( si m u l a t i o n )       1 7 . 8 6   7 5 0         [ 15 ]   FP   ( si mu l a t i o n )   1 6 . 3       1 1 0 0   - 3 . 3       [ 19 ]   G a t e   r e c e ss +   F P   ( si m u l a t i o n )   2 3 2   1 . 5   4 9 . 8   6 3 3 . 1   2 . 8       [ 20 ]   p - G a N   ( si m u l a t i o n )     0 . 2 4 3     1 4 8 7   1 . 1       [ 21 ]   U l t r a - t h i n   b a r r i e r   l a y e r   ( s i mu l a t i o n )   4 3 0   1 . 0 1   27   6 5 0   0 . 5   63   10 12   [ 22 ]   p - G a N   ( si m u l a t i o n )   5 1 1   0 . 9 5   1 2 2   8 2 5         [ 23 ]   G a t e   F P   ( si m u l a t i o n )   3 3 7   1 . 8 5   18   6 9 0         [ 24 ]   Th i n   b a r r i e r   l a y e r   ( s i mu l a t i o n )     0 . 3 0 4       1 . 3 9     1 1 . 4 × 1 0 14   [ 25 ]   G a t e   r e c e ss   ( e x p e r i m e n t a l )   3 7 0   1 . 1 3   26           Th i s   w o r k   p - G a N   +   g a t e   r e c e ss  +   g r a d e d   b a r r i e r   +   d u a l   F P   +   g r a p h e n e     3 3 5   0 . 6 3 8   4 2 . 5 7   1 0 0 1 . 1 7   2 . 6   2 4 . 6 1   1 . 0 3 ×   10 14       T a b l e   2   s h o w s   t h a m o s s t u d ie s   u s e   o n e   o r   t w o   te c h n i q u e s ,   i m p r o v i n g   s p e c i f i c   t r a i ts   b u s a c r i f ic i n g   o t h e r s .   O u r   d e s i g n   c o m b i n es   f i v e   m e t h o d s ,   a c h i e v i n g   h i g h   th r e s h o l d   v o l t a g e ,   l o w   SS ,   s t r o n g   R F   p e r f o r m a n c e ,   a n d   s t a b l e   b r e a k d o w n   t o g e t h e r ,   s o m e t h i n g   p r i o r   i s o la t e d   a p p r o a c h e s   c o u l d   n o t   d e l i v e r .   F o r   in s t a n c e ,   g a t e - r ec e s s   a n d   f i e l d - p l a te   i n te g r a t i o n   i n   [ 1 9 ]   r e p o r t s   h i g h e r     ( ~ 4 9 . 8   GH z )   b u t   w i t h   l o w e r    .   S i m il a r l y ,   u s i n g   o n l y   p - G a N   i n   [ 2 0 ]   y i e l d s   a   h i g h e r      ( 1 4 8 7   V )   b u t   a   l o w e r     ( 1 . 1   V ) .   T h e   p r o p o s e d   d e s i g n   p r o v i d e s   a   m o r e   b a l a n c e d   t r a d e - o f f   b y   m a i n t ai n i n g   e n h a n c e m e n t - m o d e   o p e r a tio n   w h i l a c h i e v i n g      n e a r   1   k V   w i t h   c o m p a c 1 . 4   µ m   g a t e   l e n g t h .   I n   a d d i t i o n ,   u l t r a - t h i n   b a r r i e r   a p p r o a c h e s   i n   [ 2 1 ]   a c h i e v e   h i g h       ( 4 3 0   m S/ m m )   b u t   a t   t h e x p e n s e   o f     ( 0 . 5   V ) ,   w h e r e a s   o u r   s t r u c t u r e   a c h i e v es   = 2 . 6 V   w h i l e   m a i n t a i n i n g   a   s t a b l e   t r a n s c o n d u ct a n c p r o f i l e .   O v e r a l l ,   t h es e   c o m p ar i s o n s   i n d i ca t e   t h a t   m ea n i n g f u l   p e r f o r m a n c e   a d v a n c e m e n t   i n   G a N   H E M T s   is   e n a b l e d   n o t   b y   i s o l at e d   o p t i m i za t i o n s ,   b u t   b y   c a r e f u l   c o - i n t e g r a t i o n   o f   c o m p l e m e n t a r y   d e s i g n   s t r a t e g i e s .   T h p r o p o s ed   co - in teg r ated   ar ch itectu r also   o f f er s   p r ac tica g u id an ce   f o r   f ab r icatio n   b y   s ep ar atin g   wh ich   p r o ce s s   “k n o b s ”  co n t r o wh ich   d ev ice  o u tco m es.  I n   p ar ticu lar ,   th r ec ess ed   p - GaN   g ate  d ep th   a n d   Mg   ac tiv atio n   p r im a r ily   s et  en h a n ce m en t - m o d e   b eh av io r   ( )   an d   g ate  leak ag e ,   th e   g r ad e d   b a r r ier   p r o v id es  an   ad d itio n al  h a n d le  to   tu n ele ctr o s tatics  an d   m ain tain   s tab le    p r o f ile,   an d   t h d u al  f ield   p lates  m ain ly   g o v er n   p ea k - f ield   r ed is tr ib u ti o n   an d    .   Gr ap h en e   an d   SiN  p a s s iv atio n   th en   tar g ets  s u r f ac e - tr ap   s u p p r ess io n   to   lim it  cu r r e n co llap s a n d   d y n am ic   .   T h is   r o le - b ased   m ap p in g   r ed u c es  tr ial - an d - e r r o r   d u r in g   e p itax y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   1 - 10   8   an d   lith o g r a p h y   b y   n ar r o win g   th s et  o f   cr itical  v ar iab les  an d   p r o v id in g   s tr u ctu r ed   c o - o p tim izatio n   p ath   wh en   tr an s f er r i n g   th d esig n   f r o m   T C AD  to   h ar d wa r e.   Sin ce   th is   wo r k   is   T C AD - b as ed ,   ex p er im e n tal  p er f o r m an ce   m ay   d ev iate  d u to   p r o ce s s   v ar iab ilit y ,   p ar ticu lar ly   p - GaN   ac tiv atio n   an d   r ec ess   co n tr o l,  o h m ic  co n tact  r esis tan ce ,   an d   in ter f ac e/su r f ac tr a p   d en s ities .   I m p lem en tin g   t h p r o p o s ed   e n h an ce m en t - m o d GaN   HE MT   is   f ea s ib le,   b u p r ac tical  f ab r icatio n   ca n   d e v iate  f r o m   T C AD  s im u latio n   r esu lts .   Ac h iev in g   th e   r eq u ir ed   d o p in g   p r o f iles   is   c h allen g in g :   p - ty p e   GaN   f o r   n o r m ally - o f f   o p er atio n   r eq u ir es  h i g h - tem p er atu r e   ac ce p to r   ac tiv atio n   ( u p   to   ~1 2 0 0   °C ) ,   an d   h ea v y   n - ty p d o p in g   f o r   lo w - r esis tan ce   co n tacts  is   also   d if f icu lt.  I n   p r ac tice,   l o w - r esis tan ce   ac ce s s   r eg io n s   ty p ically   r ely   o n   allo y ed   m etalliza tio n   ( e. g . ,   T i/Al/Ni/ Au ) ,   y et  co n ta ct  r esis tan ce s   o f   ~0 . 5 1   Ω · m m   an d   in ter f ac e   o r   s u r f ac tr ap s   ca n   d eg r a d m o b ilit y   an d   in c r ea s d y n am ic    ,   d em an d in g   ca r ef u p ass iv atio n .   I n teg r atin g   p - GaN   r ec ess   an d   b a r r ier   en g i n ee r in g   with   f ield - m an ag em en f ea tu r es  r eq u ir es  tig h e p itax y   a n d   p r o ce s s   co n tr o l,  s o   in ter f ac r o u g h n ess   an d   tr ap p in g   m a y   ca u s e   d if f er en ce s   b etwe en   s im u la ted   an d   m ea s u r e d   p er f o r m an ce .   Nev er t h eless ,   s i m ilar   n o r m ally - o f f   AlGaN /GaN  HE MT   s tr u ctu r es  h av b ee n   d em o n s tr ated   in   liter atu r e an d   o n g o in g   a d v an ce s   in   GaN   p r o ce s s in g   ( s u ch   as  im p r o v ed   lith o g r ap h y ,   s elec tiv ar ea   d o p in g ,   an d   r eg r o wth   tech n iq u es)  c o n t in u to   m itig ate  th ese  f a b r icatio n   ch allen g es .   I n   s p ite  o f   th f ab r icatio n - r ela ted   lim itatio n s ,   p r ac tical  im p lem en tatio n   r em ain s   f ea s ib le  b ec au s th is   T C AD  s tu d y   is   b ased   o n   f ab r icatio n - r elev an m ater ials   an d   v alid ated   p h y s ical  m o d els.  T h k ey   o u tco m is   th at  s y n er g is tic  in teg r atio n   o f   ad v a n ce d   tech n iq u es  ca n   b co - o p tim ized   to   b alan ce   n o r m ally - o f f   c o n tr o l,   b r ea k d o wn   r o b u s tn ess ,   an d   R p er f o r m an ce   with in   a   s in g le  d ev ice.   Ov er all,   t h r esu lts   s u g g est  m o v e   b ey o n d   a d d itiv o p tim izatio n   to war d   a   co - e n g in ee r ed   d ev ic ar ch itectu r e   th at   m an ag es   m u ltip le  tr ad e - o f f s   i n   u n if ied   a n d   s ca lab le  f r a m ewo r k .       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   co - d esig n e d   a n d   v alid ated   v ia   T C AD  an   en h an ce m en t - m o d e   GaN   HE MT   in t eg r atin g   g r ad ed   b ar r ier ,   r ec ess ed   p - Ga g ate,   d u al  f ield   p lates,  an d   g r ap h en e   p ass iv atio n .   T h s im u lated   d ev ice  r esu lts   co n f ir m   t h at  th is   co - in teg r ati o n   ca n   s im u ltan eo u s ly   s tr en g th en   g ate  co n tr o l,  en h an ce   b r ea k d o wn   r o b u s tn ess ,   an d   p r eser v R p er f o r m a n c e.   k ey   lim itatio n   o f   th is   wo r k   is   th at  th r esu lts   ar s im u latio n - o n l y ,   an d   p r ac tical  r ea lizatio n   m ay   b e   in f lu en ce d   b y   f ab r icatio n   c o n s tr ain ts   s u ch   as  p - GaN   ac tiv atio n   an d   r ec ess   co n tr o l,   o h m ic   co n tact  r esis tan ce ,   an d   in ter f ac e/su r f ac tr a p   d en s ities .   Nev er th eless ,   th p r o p o s ed   a r ch itectu r p r o v id es  a   p r o m is in g   r o u te   f o r   n ex t - g en er atio n   GaN   p o wer   a n d   R elec tr o n ics,  s u p p o r tin g   5 R f r o n t - e n d s ,   E p o wer   c o n v e r s io n ,   a n d   r e n ewa b le - en er g y   in v er ter s   wh e r h ig h   ef f icien c y ,   h ig h   v o lta g r o b u s tn ess ,   an d   r eliab ilit y   ar c r itical.   Fu tu r e   wo r k   will  f o c u s   o n   ex p er im en tal  f ab r icatio n   an d   v alid atio n ,   i n clu d in g   lar g e - s ig n al  R ch ar ac ter izatio n ,   s tr ess   o r   r eliab ilit y   test in g   ( e. g . ,   d y n a m ic   R on   an d   b ias - tem p er at u r s tr ess ) ,   an d   p r o ce s s   o p tim izatio n   to   r ed u ce   leak ag an d   tr ap p i n g   ef f ec ts .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   h as  n o r ec eiv e d   an y   s p ec if ic  g r an f r o m   f u n d in g   a g en cies  in   t h p u b lic,   c o m m er cial,   o r   n o t - f o r - p r o f it  s ec to r s .   T h ar ticle  p r o ce s s in g   ch ar g es  an d   p u b licatio n   ex p e n s es  ar p r iv ately   s u p p o r ted   b y   th au th o r s   Ab d u llah   Al  Fah a d ,   Pias h   Sh ar m a,   an d   Md .   Sad ik   Al  R ay h an .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   M o h i m i n u r   R a h m a n   I f t y                               Ab d u llah   Al  Fah ad                               Ar n ab   T alu k d er                               Saty az it Gh o s h                               Pias h   Sh ar m a                               Md .   Sad ik   Al  R ay h an                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Mo d ellin g   en h a n ce men t - mo d e   Ga N   HE MT s   w ith   g r a d ed   A lGa N   b a r r ier     ( Mo h imin u r   R a h ma n   I fty )   9   CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au th o r s   s tate  n o   c o n f lict  o f   in ter est  with   r esp ec t   to   th e   r esear ch ,   a u th o r s h ip ,   an d   p u b licatio n   o f   th ar ticle.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h au th o r s   co n f ir m   th at  th d ata  s u p p o r tin g   th f in d in g s   o f   th is   s tu d y   ar av ailab le  u p o n   r eq u est   f r o m   th e   co r r esp o n d in g   au th o r .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   Ta l u k d e r ,   M .   R .   I f t y ,   a n d   A .   A l   F a h a d ,   C o mp r e h e n s i v e   r e v i e w   o f   G a N   H E M Ts :   A r c h i t e c t u r e s ,   r e c e n t   d e v e l o p m e n t s,   r e l i a b i l i t y   c o n c e r n s ,   c h a l l e n g e s,   a n d   mu l t i f a c e t e d   a p p l i c a t i o n s,   e - Pri m e   -   Ad v a n c e s   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   El e c t ro n i c a n d   En e r g y ,   v o l .   1 3 ,   p .   1 0 1 0 5 9 ,   S e p .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p r i me . 2 0 2 5 . 1 0 1 0 5 9 .   [ 2 ]   J.  A j a y a n   e t   a l . ,   C h a l l e n g e i n   m a t e r i a l   p r o c e ssi n g   a n d   r e l i a b i l i t y   i ss u e s   i n   A l G a N / G a N   H EM Ts  o n   s i l i c o n   w a f e r f o r   f u t u r e   R F   p o w e r   e l e c t r o n i c &am p ;   sw i t c h i n g   a p p l i c a t i o n s :   A   c r i t i c a l   r e v i e w ,   M a t e r i a l S c i e n c e   i n   S e m i c o n d u c t o Pr o c e s si n g ,   v o l .   1 5 1 ,   p .   1 0 6 9 8 2 ,   N o v .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . ms sp . 2 0 2 2 . 1 0 6 9 8 2 .   [ 3 ]   G .   M e n e g h e ss o   e t   a l . ,   G a N - b a s e d   p o w e r   H E M Ts:   p a r a si t i c ,   r e l i a b i l i t y   a n d   h i g h   f i e l d   i ssu e s ,   EC S   T r a n s a c t i o n s ,   v o l .   5 8 ,   n o .   4 ,   p p .   1 8 7 1 9 8 ,   A u g .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 9 / 0 5 8 0 4 . 0 1 8 7 e c st .   [ 4 ]   T.   G a r g   a n d   S .   K a l e ,   R e c e n t   d e v e l o p m e n t s,   r e l i a b i l i t y   i ss u e s,   c h a l l e n g e a n d   a p p l i c a t i o n o f   G a N   H E M T   t e c h n o l o g y ,   I EE E   El e c t r o n   D e v i c e s R e v i e w s ,   v o l .   1 ,   p p .   1 6 3 0 ,   O c t .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / ED R . 2 0 2 4 . 3 4 9 1 7 1 6 .   [ 5 ]   B .   P a d m a n a b h a n ,   D .   V a si l e s k a ,   a n d   S .   M .   G o o d n i c k ,   R e l i a b i l i t y   c o n c e r n d u e   t o   se l f - h e a t i n g   e f f e c t i n   G a N   H EM Ts ,   J o u r n a l   o f   I n t e g ra t e d   C i r c u i t s   a n d   S y st e m s ,   v o l .   8 ,   n o .   2 ,   p p .   7 8 8 2 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 2 9 2 9 2 / j i c s. v 8 i 2 . 3 7 6 .   [ 6 ]   C .   D e   S a n t i ,   M .   M e n e g h i n i ,   G .   M e n e g h e ss o ,   a n d   E.   Za n o n i ,   R e v i e w   o f   d y n a mi c   e f f e c t s   a n d   r e l i a b i l i t y   o f   d e p l e t i o n   a n d   e n h a n c e me n t   G a N   H E M Ts  f o r   p o w e r   sw i t c h i n g   a p p l i c a t i o n s,   I ET  P o w e r   El e c t r o n i c s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   4 ,   p p .   6 6 8 6 7 4 ,   A p r .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 4 9 / i e t - p e l . 2 0 1 7 . 0 4 0 3 .   [ 7 ]   C. - F .   H u a n g ,   T. - F .   C h a n g ,   Y . - H .   W a n g ,   a n d   Y .   C .   L i a n g ,   ( I n v i t e d )   Th e   st a b i l i t y   o f   h i g h   v o l t a g e   A l G a N / G a N   H EM Ts,   E C S   Me e t i n g   A b st r a c t s ,   v o l .   M A 2 0 1 5 - 0 1 ,   n o .   2 2 ,   p p .   1 4 2 3 1 4 2 3 ,   A p r .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 4 9 / M A 2 0 1 5 - 0 1 / 2 2 / 1 4 2 3 .   [ 8 ]   M .   K e e r t h i ,   J.   C h a r l e P r a v i n ,   a n d   B .   M o h a n ,   E n h a n c i n g   d r a i n   c u r r e n t   p e r f o r ma n c e   o f   A l G a N / G a N   H EM t h r o u g h   g r a d e d   A l G a N   B a r r i e r ,   i n   2 0 2 4   7 t h   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   D e v i c e s,   C i rc u i t a n d   S y s t e m s   ( I C D C S ) ,   A p r .   2 0 2 4 ,   p p .   3 1 3 3 1 6 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C D C S 5 9 2 7 8 . 2 0 2 4 . 1 0 5 6 0 6 5 6 .   [ 9 ]   Z .   C h e n   e t   a l . ,   R e s e a r c h   o n   a   h i g h - t h r e s h o l d - v o l t a g e   A l G a N / G a N   H E M T   w i t h   P - G a N   c a p   a n d   r e c e s s e d   g a t e   i n   c o m b i n a t i o n   w i t h   g r a d e d   A l G a N   b a r r i e r   l a y e r ,”  J o u r n a l   o f   E l e c t r o n i c   M a t e r i a l s ,   v o l .   5 3 ,   n o .   5 ,   p p .   2 5 3 3 2 5 4 3 ,   M a y   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 6 6 4 - 0 2 4 - 10968 - 3.   [ 1 0 ]   J.  H e ,   W .   C h e n g ,   Q .   W a n g ,   K .   C h e n g ,   H .   Y u ,   a n d   Y .   C h a i ,   R e c e n t   ad v a n c e i n   G a N b a se d   p o w e r   H EM d e v i c e s,   A d v a n c e d   El e c t r o n i c   M a t e ri a l s ,   v o l .   7 ,   n o .   4 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / a e l m. 2 0 2 0 0 1 0 4 5 .   [ 1 1 ]   Y. - L.   H e   e t   a l . ,   R e c e ss e d - g a t e   q u a si - e n h a n c e m e n t - mo d e   A l G a N / G a N   h i g h   e l e c t r o n   m o b i l i t y   t r a n si s t o r s   w i t h   o x y g e n   p l a sma   t r e a t me n t ,   C h i n e s e   P h y s i c s   B ,   v o l .   2 5 ,   n o .   1 1 ,   p .   1 1 7 3 0 5 ,   N o v .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 6 7 4 - 1 0 5 6 / 2 5 / 1 1 / 1 1 7 3 0 5 .   [ 1 2 ]   J.  S .   R a j   K u mar,  H .   V i c t o r   D u   J o h n ,   B .   K .   J .   I . V ,   J.  A j a y a n ,   A .   D e l i g h t a   A ,   a n d   D .   N i r ma l ,   A   c o mp r e h e n s i v e   r e v i e w   o f   A l G a N / G a N   h i g h   e l e c t r o n   m o b i l i t y   t r a n s i st o r s:   A r c h i t e c t u r e a n d   f i e l d   p l a t e   t e c h n i q u e s   f o r   h i g h   p o w e r /   h i g h   f r e q u e n c y   a p p l i c a t i o n s,   M i c r o e l e c t r o n i c s   J o u rn a l ,   v o l .   1 4 0 ,   p .   1 0 5 9 5 1 ,   O c t .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . mej o . 2 0 2 3 . 1 0 5 9 5 1 .   [ 1 3 ]   A .   S .   A u g u st i n e   F l e t c h e r ,   D .   N i r m a l ,   J.  A j a y a n ,   a n d   L.   A r i v a z h a g a n ,   A n a l y s i o f   A l G a N / G a N   H EM u si n g   d i scret e   f i e l d   p l a t e   t e c h n i q u e   f o r   h i g h   p o w e r   a n d   h i g h   f r e q u e n c y   a p p l i c a t i o n s,   AEU   -   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   El e c t ro n i c s   a n d   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   9 9 ,   p p .   3 2 5 3 3 0 ,   F e b .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a e u e . 2 0 1 8 . 1 2 . 0 0 6 .   [ 1 4 ]   Y .   T a o ,   W .   S u n ,   a n d   R .   Z h o n g ,   T h e   m o d u l a t i o n   o f   c h a r a c t e r i s t i c s   i n   A l G a N / G a N   h i g h   e l e c t r o n   m o b i l i t y   t r a n s i s t o r s   ( H E M T s )   u s i n g   m u l t i p l e   f i e l d   p l a t e   t e c h n o l o g y ,   J o u r n a l   o f   P h y s i c s :   C o n f e r e n c e   S e r i e s ,   v o l .   2 8 1 9 ,   n o .   1 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 4 2 - 6 5 9 6 / 2 8 1 9 / 1 / 0 1 2 0 1 4 .   [ 1 5 ]   N .   I sl a e t   a l . ,   En h a n c e   t h e   A l G a N / G a N   H EM Ts  d e v i c e   b r e a k d o w n   v o l t a g e   b y   i m p l e m e n t i n g   f i e l d   p l a t e si m u l a t i o n   s t u d y ,   i n   L e c t u re   N o t e i n   El e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g ,   2 0 2 4 ,   p p .   1 3 3 1 3 9 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 9 8 1 - 99 - 9 0 0 5 - 4 _ 1 7 .   [ 1 6 ]   A .   N .   K h a n ,   A .   M .   B h a t ,   K .   J e n a ,   T .   R .   Le n k a ,   a n d   G .   C h a t t e r j e e ,   I mp r o v e d   b r e a k d o w n   v o l t a g e   mec h a n i s i n   A l G a N / G a N   H EM f o r   R F / M i c r o w a v e   a p p l i c a t i o n s:   D e si g n   a n d   p h y s i c a l   i n s i g h t s o f   d u a l   f i e l d   p l a t e ,   Mi c r o e l e c t ro n i c s R e l i a b i l i t y ,   v o l .   1 4 7 ,   p .   1 1 5 0 3 6 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . m i c r o r e l . 2 0 2 3 . 1 1 5 0 3 6 .   [ 1 7 ]   M .   F .   R o mer o   e t   a l . ,   I mp a c t   o f   2 D - g r a p h e n e   o n   S i N   p a s s i v a t e d   A l G a N / G a N   M I S - H EM Ts  u n d e r   m i st   e x p o su r e ,   I EEE  El e c t r o n   D e v i c e   L e t t e rs ,   v o l .   3 8 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 4 4 1 1 4 4 4 ,   O c t .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / LE D . 2 0 1 7 . 2 7 4 7 5 0 0 .   [ 1 8 ]   T.   A .   C h o w d h u r y ,   S i m u l a t i o n   st u d y   o f   5 0   n m   g a t e   l e n g t h   M O S F ET   c h a r a c t e r i s t i c s,”   A d v a n c e i n   M a t e r i a l s   P h y s i c s   a n d   C h e m i st ry ,   v o l .   1 3 ,   n o .   0 6 ,   p p .   1 2 1 1 3 4 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 4 2 3 6 / a m p c . 2 0 2 3 . 1 3 6 0 0 9 .   [ 1 9 ]   L.   L i n o ,   R .   S a r a v a n a   K u m a r ,   A .   M o h a n b a b u ,   a n d   P .   M u r u g a p a n d i y a n ,   S i mu l a t i o n - b a se d   D C   a n d   R F   p e r f o r ma n c e   a n a l y s i o f   a n   e n h a n c e me n t - m o d e   T - G a t e   A l 0 . 1 5 G a 0 . 8 5 N / G a N / A l 0 . 0 7 G a 0 . 9 3 N / G a N / A l 0 . 0 5 G a 0 . 9 5 N   M I S - H EM D e v i c e   o n   a   G a N   S u b st r a t e ,   J o u rn a l   o f   El e c t r o n i c   Ma t e r i a l s ,   v o l .   5 3 ,   n o .   9 ,   p p .   5 5 5 5 5 5 6 5 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 6 6 4 - 024 - 1 1 2 8 9 - 1.   [ 2 0 ]   H .   W u ,   X .   F u ,   Y .   W a n g ,   J.   G u o ,   J .   S h e n ,   a n d   S .   H u ,   B r e a k d o w n   v o l t a g e   i mp r o v e m e n t   o f   e n h a n c e m e n t   m o d e   A l G a N / G a N   H EM b y   a   n o v e l   s t e p - e t c h e d   G a N   b u f f e r   st r u c t u r e ,   Re s u l t i n   P h y s i c s ,   v o l .   2 9 ,   O c t .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . r i n p . 2 0 2 1 . 1 0 4 7 6 8 .   [ 2 1 ]   A .   C h a k r a b a r t y ,   N .   S a h o o ,   A .   K .   P a n i g r a h y ,   V .   B .   S r e e n i v a su l u ,   a n d   R .   S w a i n ,   D C   a n d   R F   p e r f o r m a n c e   a n a l y si s o f   e n h a n c e m e n t   mo d e   f i n - sh a p e d   t r i - g a t e   A l G a N / G a N   H E M T   a n d   M O S H EM T   w i t h   u l t r a - t h i n   b a r r i e r   l a y e r ,   Ph y si c a   S c r i p t a ,   v o l .   9 9 ,   n o .   7 ,   p .   0 7 5 0 2 0 ,   Ju l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 4 0 2 - 4 8 9 6 / a d 5 2 3 5 .   [ 2 2 ]   C .   S i v a m a n i ,   P .   M u r u g a p a n d i y a n ,   A .   M o h a n b a b u ,   a n d   A .   F l e t c h e r ,   H i g h   p e r f o r ma n c e   e n h a n c e me n t   m o d e   G a N   H EM Ts   u si n g   β - G a 2 O 3   b u f f e r   f o r   p o w e r   sw i t c h i n g   a n d   h i g h   f r e q u e n c y   a p p l i c a t i o n s :   A   si mu l a t i o n   s t u d y ,   Mi c ro e l e c t ro n i c J o u rn a l ,   v o l .   1 4 0 ,   p .   1 0 5 9 4 6 ,   O c t .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . me j o . 2 0 2 3 . 1 0 5 9 4 6 .   [ 2 3 ]   A .   V a r g h e se ,   C .   P e r i a s a m y ,   a n d   L.   B h a r g a v a ,   D C   a n d   R F   c h a r a c t e r i z a t i o n   o f   f i e l d   p l a t e d   A l G a N / G a N   H EM T,   i n   2 0 1 7   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n t e l l i g e n t   C o m p u t i n g   a n d   C o n t r o l   S y st e m ( I C I C C S ) ,   J u n .   2 0 1 7 ,   p p .   6 8 1 6 8 5 .   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C O N S . 2 0 1 7 . 8 2 5 0 5 5 0 .   [ 2 4 ]   M .   R e z a e e   a n d   S .   K h o sr o a b a d i ,   A   n e w   d e si g n   f o r   i mp r o v i n g   t h e   p e r f o r ma n c e   o f   A l G a N / G a N   h i g h - e l e c t r o n - mo b i l i t y   t r a n s i st o r s,   J o u rn a l   o f   C o m p u t a t i o n a l   El e c t ro n i c s ,   v o l .   2 0 ,   n o .   5 ,   p p .   1 6 3 7 1 6 4 3 ,   O c t .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 0 8 2 5 - 0 2 1 - 0 1 7 3 0 - 7.   [ 25 ]   Y .   L u   e t   a l . ,   H i g h   R F   p e r f o r ma n c e   A l G a N / G a N   H EM f a b r i c a t e d   b y   r e c e ss - a r r a y e d   o h m i c   c o n t a c t   t e c h n o l o g y ,”  I E EE  El e c t ro n   D e v i c e   L e t t e rs ,   v o l .   3 9 ,   n o .   6 ,   p p .   8 1 1 8 1 4 ,   J u n .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / L ED . 2 0 1 8 . 2 8 2 8 8 6 0 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   1 - 10   10   B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Mo h i m in u r   Ra h m a n   Ift y           o b tain e d   h is  Ba c h e lo r   o f   S c ie n c e   (B. S c . d e g re e   i n   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  E n g in e e rin g   fro m   K h u l n a   U n iv e rsit y   o f   En g i n e e rin g   &   Tec h n o l o g y   (KU ET ),   Kh u ln a ,   Ba n g lad e sh .   His  re se a rc h   fo c u se o n   s m a rt  se n sin g   a n d   o p ti c a l   in stru m e n tati o n ,   p a rti c u larl y   o n   d e v e lo p in g   p o rtab le  o p ti c a se n s o rs  in teg ra te d   with   m o b il e   p latfo rm fo r   re a l - ti m e   d iag n o stic   a p p li c a ti o n s.  He   h a e x p e rien c e   i n   sm a rtp h o n e - b a se d   o p ti c a l   sy ste m fo m a teria a n d   c h e m ica a n a ly sis.  His  a d d it i o n a re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   h i g h   e lec tro n   m o b il i ty   tran sist o rs  (HEM Ts),   se m ico n d u c to m a teria p ro p e rti e s,  a n d   p h o t o n i c   d e v ice   stru c tu re s.   He   c a n   b e   c o n t a c ted   a e m a il ift y 1 9 0 3 1 0 7 @s t u d . k u e t. a c . b d .         Abd u ll a h   Al   F a h a d           h a b e e n   a   lec tu re i n   th e   El e c tri c a a n d   E lec tro n ic  En g i n e e rin g   De p a rtme n t,   No rt h e r n   Un i v e rsity   o Bu si n e ss   &   Tec h n o l o g y ,   Kh u l n a ,   sin c e   2 0 2 4 .   He   re c e iv e d   th e   B. S c .   E n g .   d e g r e e   in   El e c tri c a a n d   E lec tro n ic  E n g i n e e rin g   fro m   KU ET   in   2 0 2 3   a n d   is   c u rre n tl y   p u rsu i n g   th e   M . S c .   En g .   d e g re e   a KU ET .   His  re se a rc h   fo c u se o n   e lec tro n ic  d e v ice s ,   RF   a n a ly sis,   h e tero ju n c ti o n s m a teria ls  a n d   d e v ice s ,   m icro g ri d   sta b il it y   a n a ly sis ,   a n d   e lec tro m a g n e ti c ( p a tch   a n te n n a   d e sig n ) .   His  re se a rc h   a lso   e x p lo re v a rio u a sp e c ts  o e n h a n c e m e n t - m o d e   a n d   d e p letio n - m o d e   tran sisto d e v ic e s .   Cu rre n tl y ,   h e   is  wo r k in g   o n   a   su sta in a b le  d e v e lo p m e n t - b a se d   o b jec ti v e   p r o g ra m .   He   is  co - a u th o o m a n y   p u b li s h e d   p a p e rs   re g a rd in g   G a N - b a se d   HEM Ts.   H e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   a b d u l lah a lfah a d 0 1 @g m a il . c o m .         Ar n a b   Ta l u k d e r           h a re c e n tl y   c o m p lete d   h is  B . Sc .   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic   En g i n e e rin g   fr o m   Kh u l n a   Un iv e rsity   o E n g i n e e rin g   a n d   Tec h n o lo g y   (KU ET ),   o n e   o t h e   lea d in g   e n g i n e e rin g   in stit u ti o n i n   Ba n g la d e sh .   His  re se a rc h   in ter e sts  in c lu d e   se m ico n d u c to r   m a teria ls  a n d   d e v ice s,  h ig h   e l e c tro n   m o b i li ty   tran sisto rs  (HE M Ts),   o p ti c a se n sin g   a n d   in stru m e n tati o n ,   sp e c tro sc o p y ,   a n d   c o l o rime try .   He   is  a lso   d e e p ly   i n tere ste d   in   e p it a x ial   e n g in e e rin g ,   n a n o p h o to n ics ,   a n d   n a n o fa b r ica ti o n   tec h n o l o g ies .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   a rn a b talu k d e r1 0 2 @ g m a il . c o m .         S a ty a z it  G h o sh          is  a n   u n d e r g r a d u a te  stu d e n a Kh u ln a   Un i v e rsity   o E n g i n e e rin g   &   Tec h n o lo g y   (KU ET ),   o n e   o f   th e   lea d in g   e n g in e e rin g   u n iv e r siti e in   Ba n g la d e sh .   He   is   p u rsu i n g   a   d e g re e   in   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  En g i n e e rin g   with   a   stro n g   re se a rc h   i n tere st  in   se m ico n d u c to r   d e v ice a n d   wid e   b a n d g a p   m a teria ls.  His   fo c u s   li e in   e x p lo ri n g   d e v ice   a rc h it e c tu re a n d   m a teria ls  fo r   h i g h - p e rfo rm a n c e   a n d   e n e rg y - e ffic ien e lec tro n ic  a p p l ica ti o n s.   He   a ims   to   c o n tri b u te  t o   th e   fiel d   o p o we e lec tro n ics   a n d   se m ico n d u c to re se a rc h   th ro u g h   in n o v a ti o n ,   h a n d s - o n   e x p e rime n t a ti o n ,   a n d   a c a d e m ic  e x c e ll e n c e .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :     g h o s h 2 0 0 3 0 7 7 @s t u d . k u e t . a c . b d .         Pi a sh  S h a r m a           h a b e e n   se r v in g   a a n   a ss istan e n g in e e in   th e   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  E n g in e e rin g   De p a rtm e n a B R .   P o we rg e n   Lt d .   (B RP L) a   g o v e rn m e n t - o w n e d   p o we g e n e ra ti o n   c o m p a n y   i n   B a n g lad e sh   si n c e   2 0 2 4 .   I n   th is  r o le,  h e   h a g a in e d   h a n d s - o n   e x p e rien c e   with   a d v a n c e d   S CAD sy ste m s,  P LCs,  a n d   m o d e r n   s witch g e a tec h n o lo g ies .   He   e a rn e d   h is   B. S c .   d e g re e   i n   E lec tri c a a n d   El e c tro n ic  E n g in e e rin g   fro m   Kh u ln a   U n iv e rsit y   o f   En g i n e e rin g   &   Tec h n o l o g y   (KU ET ),   Ba n g la d e sh ,   i n   2 0 2 3 .   His  p r ima ry   re se a rc h   fo c u li e in   c o m m u n ica ti o n   sy ste m s,  p a rti c u larly   in   n o n - li n e - of - si g h t   (N LOS c o m m u n ica ti o n .   His   a d d it i o n a l   re se a rc h   in tere sts  i n c lu d e   se m ico n d u c to r   h e tero j u n c ti o n a n d   RF   a n a l y sis.   Cu rre n tl y ,   h e   is  wo r k in g   o n   h i g h   e lec tro n   m o b il i ty   tran sist o (HE M T)  d e v ice   tec h n o lo g y   f o r   a d v a n c e d   RF   p e rfo rm a n c e   a n a ly si s.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il sh a rm a p ias h 3 5 @ g m a il . c o m .         Md .   S a d ik   Al  R a y h a n           is  a   l e c tu re i n   th e   De p a rtme n o El e c tri c a a n d   El e c tro n ic   En g i n e e rin g   a th e   U n iv e rsit y   o S c h o lars ,   Ba n g lad e sh .   He   o b t a in e d   h is  B. S c .   d e g re e   i n   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic  E n g in e e rin g   fro m   K h u l n a   U n iv e rsit y   o f   En g i n e e rin g   &   Tec h n o l o g y   (KU ET ),   Ba n g lad e sh ,   a n d   is  c u rr e n tl y   p u rsu i n g   h is   M . S c .   d e g re e   i n   t h e   sa m e   d e p a rtme n t.   His  re se a rc h   p rima ril y   fo c u se o n   sm a rtp h o n e - b a se d   in stru m e n ta ti o n ,   o p ti c a se n sin g ,   a n d   sp e c tro sc o p ic  tec h n iq u e fo re a l - ti m e   a n a ly ti c a a p p l ica ti o n s.   In   a d d it i o n ,   h is  in tere sts  e x ten d   to   t h e   d e sig n   a n d   c h a ra c teriz a ti o n   o f   e lec tro n ic  d e v ice s,  se m i c o n d u c to r   h e tero j u n c t io n s,  a n d   e m b e d d e d   sy ste m   d e v e lo p m e n t .   He   is  a c ti v e ly   i n v o lv e d   in   d e v e lo p in g   lo w - c o st ,   p o rtab le   m e a su re m e n tec h n o lo g ies   a ime d   a e n h a n c in g   a c c e ss ib il it y   a n d   field - lev e a p p li c a b il it y   o f   a d v a n c e d   a n a l y ti c a to o ls.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il m d . sa d i k . a l. ra y h a n 1 0 @ g m a il . c o m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.