高电子迁移率的磁感应氮化镓晶体管

由图一可以看出器件采用的是分流式漏极，这可以评估由于与磁场相互作用引起的电子路径偏差。这些器件的相对灵敏度由漏极端子之间的电流差相对于特斯拉（T）中磁场上的总漏极电流给出。

图一：GaN MagHEMT（分流电流传感器）示意图（显示出相对灵敏度优化后的几何参数）

这种磁性传感器广泛应用于工程系统中的控制，涵盖航空，汽车和工业领域。

器件采用HEMT异质外延结构制备，Al0.25Ga0.75N作为阻挡层，利用阶梯渐变AlGaN从硅衬底过渡。器件的长度（L）和宽度（W）分别为35μm和20μm，源极（LS）和漏极（LD）的长度均为5.5μm，栅极长度（LG）为1.0μm，栅 - 源距离（LGS）为1μm，两个漏极触点（WD）的宽度各为7.5μm。同时该器件用10nm氮化硅钝化。

当栅极为0且漏极偏压为0.5V时，灵敏度为11.98％/ T——这高于之前报道的硅双漏极分流磁传感器的值。

图二：模拟相对灵敏度以及优化的GaN Mag HEMT与模拟原始GaN Mag HEMT的电流差曲线

研究人员使用实验结果来校准一系列旨在优化性能的模拟。通过图二可以看出在器件参数变化的情况下——L =65μm，W =20μm，LS =5.5μm，WS =5.0μm，WDD =5μm，LG =5.0μm，LGD =10μm，可以在0栅极电位和0.5V漏极偏压下实现将灵敏度提高到23.29％/ T。

这其中最重要的一个变化就是器件长度的增加（65μm）和源宽度的降低（5.0μm）。降低的源极接触会降低总电流，并增加对电流偏转效应的敏感度。而较长的长度也增加了源极到漏极的电阻，再次降低了总电流。模拟还表明在-4V栅极电位附近存在一个数量级灵敏度的增强。

研究人员进一步在500K的温度下进行了模拟，结果表明在恶劣环境下，GaN磁传感器也能够进行操作。但是，器件结构的灵敏度会降低到4.91％/ T。

本文翻译自semiconductor-today——Analysis of GaN MagHEMTs [SFaramehr, N Janković and P Igić] 10.1088/1361-6641/aad58f