English

Hetero-junction field-effect transistors made of metastable cubic AlGaN/GaN represent an alternative for devices made of stable hexagonal III-nitrides. Due to the absence of spontaneous and piezoelectric fields, cubic AlGaN/GaN provides an incentive for fabrication of hetero-junction field-effect transistors with both normally-on and normally-off characteristics. In this work, field-effect transistors were fabricated of cubic AlGaN/GaN grown on carbonized silicon (3C-SiC/Si) and free standing Ar+ implanted 3C-SiC substrates by molecular beam epitaxy. For electrical device isolation, a carbon doped GaN:C buffer was investigated. For this purpose, a new CBr4 gas source was used and optimized. Device structuring is performed by photolithography, liftoff process, reactive ion etching, and plasma enhanced chemical vapour deposition. Cubic AlGaN/GaN hetero-junction field-effect transistors with normally-on and normally-off output characteristics depending on the doping of the AlGaN barrier were demonstrated. The devices are characterized by electrical dc current-voltage and capacitance-voltage measurements. The measurement data were analysed using a 1D-Poisson solver and the ATLAS device simulation program. Finally, sample structures for improved cubic AlGaN/GaN field-effect transistor devices were developed.

Deutsch

Heteroübergangs-Feldeffekttransistoren aus dem kubischen AlGaN/GaN bieten eine potentialreiche Alternative gegenüber den Bauelementen aus der hexagonalen Phase der Nitride. Aufgrund der fehlenden internen spontanen und piezoelektrischen Felder ist das kubische AlGaN/GaN für die Herstellung von sowohl Anreicherungstyp- als auch Verarmungstyp-Feldeffekttransistoren geeignet. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Feldeffekttransistoren aus dem kubischen AlGaN/GaN mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt. Dafür wurden AlGaN/GaN-Schichten auf dem isolierenden karbonisierten Si und auf dem frei stehenden Ar+ implantierten 3C-SiC abgeschieden. Zusätzlich wurde Kohlenstoffdotierung von GaN zur Reduzierung der Leckströme durch die Pufferschicht untersucht. Dabei wurde eine neuartige CBr4-Gasquelle eingesetzt und optimiert. Die Bauelemente wurden mittels der Photolithographie hergestellt. Für die Strukturierung wurde Lift-Off-Prozess, reaktives Ionenätzen und Plasma unterstütze chemische Abscheidung aus der Gasphase verwendet. In dieser Arbeit wurden Heteroübergangs-Feldeffekttransistoren aus dem kubischen AlGaN/GaN mit sowohl Anreicherungstyp- als auch Verarmungstyp-Ausgangscharakteristiken demonstriert. Die Bauelemente wurden mit Hilfe der Strom-Spannungs- und Kapazitäts-Spannungs-Messungen charakterisiert. Die Messdaten wurden mittels der Software-Programme 1D-Poisson sowie ATLAS Bauelemente-Simulator analysiert. Zum Schluss wurden Strukturen für optimierte Bauelemente diskutiert.