100 nm Γ-gate Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor (pHEMT) õ u § T “ Ó Þ” X ¢ ’ ˜ my ¢V R Ë (Ballistic)  ¹ Å ’ Ò Þ — ¤V R Ë8 ý Æ X Øy ¢ 8 ý Ç X ØV R Ë Ž ì ŏ Œ

100 nm Γ-gate Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor (pHEMT) õ u § T  “ Ó Þ” X ¢ ’ ˜ my ¢V R Ë (Ballistic)  ¹ Å ’ Ò Þ — ¤V R Ë8 ý Æ X Øy ¢ 8 ý Ç X ØV R Ë Ž ì ŏ Œ



™

» ‘ ž+ > ·  ™ »÷ 7 B * > · + ä ¦ ‡ Ú · " k ý — ¡­ £ · + ä ] ï B ·  ™ »g ` @ ™ ¸ ^∗

1 l

x² D G @ /† < Ɠ § ì ø ͕ ¸^ ‰ õ † < Æõ , " fÖ  ¦ 100-715



™

»0 ï F„ ç ¡

1 l

x² D G @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , " fÖ  ¦ 100-715



™

») ç ¾ 6 Ò ·  ™ ») Ö <¦  · , > ò 6 B0 å 

1 l

x² D G @ /† < Ɠ § x 9 o p '   ’  l Õ ü t ƒ  ½ ¨G ' p'  (MINT), " fÖ  ¦ 100-715 (2005¸   8 Z 4 12{ 9  ~ à Î6 £ §, 2005¸   9 Z 4 23{ 9  þ j7 á x‘ : r ~ à Î6 £ §)

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H 100 nm Γ- > s à Ô AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic HEMT (pHEMT)\  ¦ s 6   x

# Œ 300 K\ " f 10 K t  “ : r • ¸    o\    É r ò ø ͕ ¸$ í „  5 Å x : £ ¤$ í `  ¦ „    Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í (back-scattering)_ 

› '

a& h \ " f & ñ $ í & h Ü ¼– Ð ì  r$ 3  % i  . × ¼Y U“   „  À Ó : £ ¤$ í “ É r Ÿ í 7 H í ß –ê ø Ís  €  • o÷ &l  r  Œ •   H €  • 50 K s   _

 “ : r • ¸\ " f Ò'  ß ¼>  7 £ x   9, × ¼Y U“   „  À Ó / å L  y  7 £ x ½ + É M :_  e ” >  “ : r • ¸ % i r  “    ) a × ¼Y U“  

„ 

· ú šs  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ Z  }  t   H  כ `  ¦ › ' a¹ 1 Ï % i  . s  Qô  Ç   õ   H “ : r • ¸ y Œ ™™ èü < G V ,  ? / „  l  © œ 7 £ x \  _ K  „    Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦`  ¦ y Œ ™™ èr &  „  5 Å x : £ ¤$ í `  ¦ † ¾ Ó © œr v   H ò ø ͕ ¸$ í s  : r õ  a % ~“ É r { 9 u \  ¦ ˜ Ð# Œï  r  .

PACS numbers: 73.23,Ad

Keywords: “ ¦„    s 1 l x • ¸ à Ô ½ ™t Û ¼' (HEMT), ò ø ͕ ¸$ í „  • ¸, Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œ

I. " e  ] Ø

t

F K  t  V , o   © œ6   x o ÷ &“ ¦ e ”   H Si l ì ø Í_  Field Effect Transistor (FET) ™ è   H ì ø ̈́  8 £ x „   _  ± ú “ É r s 1 l x • ¸(∼

100 cm

²

/V ·s)– Ð “  ô  Ç 6 £ x² ú š 5 Å q • ¸_  y Œ ™™ èü < G V ,  U  ´s   Œ •



f ” \     µ 1 ÏÒ q t   H Short Channel Effects (SCEs) – Ð

“

 K  “ ¦$ í 0 p x ™ è _  ½ ¨‰ & ³\  ô  Ç> \  ¦ ° ú “ ¦ e ”  . s \  ì ø Í K

, 2DEG (dimensional electron gas)_  Z  }“ É r s 1 l x • ¸\  ¦ s

6   xô  Ç HEMT (high electron mobility transistor: “ ¦„  



 s 1 l x • ¸ à ÔE $ ™t Û ¼' )  H “ ¦5 Å q_  6 £ x² ú š 5 Å q • ¸, ± ú “ É r ™ èq 

„ 

§ 4 `  ¦ כ ¹   H Á º‚   : Ÿ x’  `  ¦ Ÿ í† < Êô  Ç n t _ O  6 £ x6   x ì  r  \ 

"

f V , o   6   x ÷ &“ ¦ e ”   [1]. : £ ¤ y , AlGaAsü < InGaAs ç ß – _  q & ñ ½ + Ë     ½ ¨› ¸\  ¦ s 6   xô  Ç q & ñ + þ A (pseudomorphic) HEMT ( ¢ ¸  H pHEMT) ™ è   H l ” > r_  AlGaAs/GaAs ½ ¨

›

¸\  q K  † ¾ Ó © œ ) a sheet carrier density, „  À Ó : £ ¤$ í Õ ªo 

“

¦ trans-conductance 1 p x_  Z  }“ É r $ í 0 p x Ü ¼– Ð “  K  VHSIC (very high speed integrated circuit)\  ¦ z  ´‰ & ³   H X <  H  © œ

&

h `  ¦ t “ ¦ e ”   [2–4].

∗

E-mail: [email protected]

l

” > r_  ³ ð1 l x (drift)- S X ‰í ß – (diffusion) „  5 Å x — ¸4 S qs  & h 6   x

÷

&  H |   G V ,  Field Effect Transistor (FET) ™ è \ " f  H

„ 

 [ þ t s  G V ,  ? /\  ¦ s 1 l x† < Ê\  e ” # Q" f à º´ ú §“ É r í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œ

`

 ¦   >  ÷ & 9, s   H „   _  „  5 Å x`  ¦ $  r &  × ¼Y U“   „  À Ó

\

 ¦ y Œ ™™ è r v   H " é ¶ “  s   ) a   [7]. Õ ª Q
, ë ß –€  • „    # Q

*

‹ô  Ç í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œ• ¸   t  · ú §“ ¦ ™ èÛ ¼\ " f × ¼Y U“  Ü ¼– Ð  4 R

>   ) a  €  , s   H l ” > r_  ³ ð1 l x-S X ‰í ß – „  5 Å x — ¸4 S q\  q  K

 B Ä º   É r „  5 Å x : £ ¤$ í `  ¦ ° ú >  ÷ &# Q × ¼Y U“   „  À Ó † ¾ Ó © œ

\

 l # Œ >  | ¨ c  כ s  . s   H |   G V ,  ™ è \ " f  H ^  ¦ à º

\ O

  H F G y   ú ª“ É r G V , U  ´s \  ¦ ° ú   H s 1 l x • ¸ Z  }“ É r ™ è \ 

"

f \ V © œ| ¨ c à º e ”   H ‰ & ³ © œÜ ¼– Ð, G V ,  ? / „   _  s 1 l x“ É r   u

 ò ø ͨ 8 Š`  ¦ ¤ è  H  כ õ  ° ú  s   Ø Ô>  „  5 Å x| ¨ c à º e ”    H _  p

\ " f ‘ò ø ͕ ¸$ í „  • ¸ (ballistic transport)’ ‰ & ³ © œs    ҏ É r



. Õ ª QÙ ¼– Ð, s  Qô  Ç % ò % i \ " f_  ™ è  „  À Ó : £ ¤$ í “ É r l 

”

> r_  |   G V , \  q K  ‰ & ³$  >  † ¾ Ó © œ| ¨ c  כ e ” `  ¦ \ V8 £ ¤½ + É Ã º e ”

 .

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H, Ä ºÃ ºô  Ç RF : £ ¤$ í s  s p  ˜ Г ¦  ) a   e ”

  H [5] 100 nm Γ- > s à Ô pHEMT ™ è (s 1 l x • ¸: 6670

cm

²

/V ·s -  © œ“ : r)\  ¦ s 6   x # Œ “ : r • ¸ y Œ ™™ è(300 K ∼ 10

K) \    É r „    „  5 Å x : £ ¤$ í _     o\  @ / # Œ ƒ  ½ ¨ % i 

-309-



. B Ä º  ú ª“ É r G V ,  U  ´s (100 nm)ü < l Ò q t& h Ü ¼– Ð µ 1 ÏÒ q t

  H $ † ½ Ó $ í ì  r (parasitic resistance)_  þ j™ è o\  ¦ 0 A 

#

Œ Γ — ¸€ ª œ_  > s à Ô ½ ¨› ¸  6   x ÷ &% 3 Ü ¼ 9, ì ø Í ] X ƒ  

$ í

(semi-insulating) GaAs l ó ø Í 0 A\  MBE (molecular beam epitaxy)\  ¦ s 6   x # Œ  6 £ §_  epitaxial ½ ¨› ¸(120 ˚ A-

”

 $ í In

0.2

Ga

0.8

As G V , , 50 ˚ A- Al

0.25

Ga

0.75

As Û ¼` …s 

"

f(spacer) 8 £ x, z  ´o – B H 4 S q  • ¸i ç ¨ î €  (5 × 10

¹²

cm

⁻²

), 250 ˚ A- ”  $ í Al

_0.25

Ga

_0.75

As schottky ] X 8 ú ¤ 8 £ x (contact layer), 300 ˚ A- n-type GaAs cap (5 × 10

¹⁸

cm

⁻³

))\  ¦ $ í



© œ % i  . Fig. 1“ É r ‘ : r ƒ  ½ ¨\   6   x ) a pHEMT_  100 nm Γ- > s à Ô é ß –€  õ  70 µm ; Ÿ ¤ (width)`  ¦ ° ú   H two gate finger ½ ¨› ¸\  @ /ô  Ç SEM (Scanning Electron Microscope) s

p t \  ¦
  · p  כ s  .

‘

: r  7 Hë  H \ " f  6   x  ) a 100 nm Γ- gate pHEMT ™ è 



 H B Ä º  ú ª“ É r G V ,  U  ´s ü < Z  }“ É r s 1 l x • ¸\  ¦ t  9, s – Ð

“

 K  sub 0.1 µm_ 
” ¸ ™ è \ " f
 
  H ï  r-ò ø ͕ ¸$ í (quasi-ballistic) <  ʓ É r s  © œ& h “   ò ø ͕ ¸$ í „  5 Å x : £ ¤$ í `  ¦ ƒ  ½ ¨

  H X < s  © œ& h “   › ¸| `  ¦ t “ ¦ e ”  . s ü < ° ú  s ,
” ¸ Û

¼H { 9 _  > s à Ô U  ´s \  ¦ ° ú   H Field Effect Transistor ™ è



\ " f „  À Ó-„  · ú š (I-V) : £ ¤$ í _  “ : r • ¸ _ ” > r$ í ƒ  ½ ¨  H ò ø Í

•

¸$ í „  5 Å x : £ ¤$ í `  ¦ 7 £ x" î ½ + É Ã º e ”   H  © œ a % ~“ É r z  ´+ « > ~ ½ ÓZ O  e ”

\ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ € 9 כ ¹ô  Ç ™ è  ] j Œ •_  # Q 9¹ ¡ § õ  “ : r • ¸   

 o\    É r & ñ S X ‰ô  Ç ™ è  : £ ¤$ í B > h   à º(s 1 l x • ¸ x 9  „    0

l

x • ¸ 1 p x)[ þ t \  @ /ô  Ç  « Ñ Â Ò7 á ¤ Ü ¼– Ð “  K  s  ì  r  \  @ /ô  Ç

ƒ 

½ ¨  Y V F G y  p q ô  Ç z  ´& ñ s  9, l ” > r \  µ 1 ϳ ð  ) a “ : r • ¸ y

Œ ™™ è\    É r bulk ì ø ͕ ¸^ ‰_  „  À Ó : £ ¤$ í    o\  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨ [

þ

t õ  Z >  o  ) a  . Õ ª QÙ ¼– Ð, ‘ : r ƒ  ½ ¨  H ò ø ͕ ¸$ í ™ è  ƒ  

½

¨\  Ä »6   xô  Ç l œ í  « Ñ | ¨ c  כ s  .

II.
x ¢ ­ Ž>  ø m Ç Field Effect Transistor (FET) } º ; c" e8 ý ’ ˜ my ¢V R Ë  ¹ Œ ½  ¹ Å ’ Ò Þ

G

V ,  ? /\ " f_  „   _  â ì2 £ §“ É r, € ª œ % i † < Æ& h Ü ¼– Ð ¿ º  t

 $ í ì  r 7 £ ¤ ™ èÛ ¼A á ¤ \  ì  r Ÿ í “ ¦ e ”   H „   [ þ t s  × ¼Y U“  Ü ¼

Fig. 1. SEM images showing (a) a 100 nm offset Γ-gate after liftoff and passivation with Si

3

N

4

film (b) a global view of a 70 µm unit gate width and two-finger pHEMT

–

Ð s 1 l x   H $ í ì  r(I

⁺

) õ  × ¼Y U“  Ü ¼– РÒ'  ™ èÛ ¼– Ð Ä »{ 9 ÷ &



 H $ í ì  r(I

⁻

) — ¸¿ º\  ¦ “ ¦ 9K   ô  Ç . s M : „  À Ó $ í ì  r \  K  {

© œ   H „   _  „  À Ó x 9 • ¸(I

^D

)  H „  5 Å x > à º t\  q Y V   H

° ú

כ`  ¦ ° ú >  | ¨ c  כ s  9, à ºd ” & h Ü ¼– Ð  6 £ § õ  ° ú  s  ³ ð‰ & ³½ + É Ã º e ”

 .

I

D

= t(I

⁺

− I

⁻

) (1)

#

Œl " f, ™ èÛ ¼– РÒ'  × ¼Y U“  Ü ¼– Ð s 1 l x   H „   _  „   5

Å

x > à ºü < × ¼Y U“  Ü ¼– РÒ'  ™ èÛ ¼A á ¤ Ü ¼– Ð Ä »{ 9 ÷ &  H „   \ 

@

/ô  Ç „  5 Å x > à º t  H 1 l x{ 9   “ ¦ & ñ % i  .  s # QÛ ¼

“

  ÷ &t  · ú §“ É r  © œI \ " f  H ™ èÛ ¼ü < × ¼Y U“  _  \ P & h  ¨ î + þ A



© œI \ " f s 1 l x   H € ª œA á ¤ „  À Ó $ í ì  r s  " f– Ð  © œ W÷ &# Q í  H

„ 

À Ӏ ª œ“ É r 0 s  | ¨ c  כ s  . Õ ª Q
, × ¼Y U“   é ß – \  „  · ú šs 

“

 ÷ &€  , × ¼Y U“   A á ¤_  Ÿ íJ $ ™[ > s  ? / 9>  ÷ &“ ¦, ™ èÛ ¼– Ð Â

Ò'  × ¼Y U“  Ü ¼– Ð Ä »{ 9 ÷ &  H $ í ì  rë ß –s  > 5 Å q K " f 7 £ x  > 

÷

&# Q „  ^ ‰ × ¼Y U“   „  À Ӎ  H ™ èÛ ¼ A á ¤ „    ì  r Ÿ í t C & h Ü ¼

–

Ð  Œ •6   x   H hemi-Fermi Dirac ì  r Ÿ í\  ¦  Ø Ô>  | ¨ c  כ s  .

#

Œl " f, hemi-Fermi Dirac ì  r Ÿ íê ø Í, G V ,  ? / ” > r F    H „  

 ì  r Ÿ í † < Êà º ± ú “ É r × ¼Y U“   „  · ú šs  “    ) a  â Ä º € ª œA á ¤ „   À

Ó $ í ì  r(I

⁺

,I

⁻

) \  _ K " f @ /g A& h “   + þ AI \  ¦ ˜ Ðs  , “  

 „  · ú šs  7 £ x  €  " f ô  ÇA á ¤ $ í ì  r(I

⁺

) s  Ä º[ jK  f ” \   



 & h   q @ /g A& h “   ì  r Ÿ í– Ð    o H † d`  ¦ [ O " î   H „    ì  r

Ÿ

í † < Êà ºs  . Õ ªo “ ¦ s M :_  ¨ î ç  H5 Å q • ¸  H sourceA á ¤_  \ P & h 

¨ î

+ þ A © œI – РÒ'  Å Ò{ 9 ÷ &  H \ P  5 Å q • ¸ (thermal velocity)\ 



 H] X ô  Ç ° ú כ\ " f Ÿ í o÷ &l  r  Œ •ô  Ç  [6].

ï

 r-ò ø ͕ ¸$ í (quasi-ballistic) FET ™ è \ " f µ 1 ÏÒ q t   H G  V ,

 ? / „    Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í(back-scattering)‰ & ³ © œ“ É r ™ èÛ ¼– ÐÂ Ò '

 G V , – Ð Å Ò{ 9  ) a „    í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œ`  ¦   “ É r Ê ê\   r  ™ è Û

¼– Ð ÷ &[  t    H ‰ & ³ © œ`  ¦ _ p   9, × ¼Y U“   „  À Ó\  ¦ y Œ ™™ è r

&  ™ è _  $ í 0 p x`  ¦ $  r †   .

Fig. 2. Potential profile to explain the carrier back-

scattering coefficient (r) and the kT -layer length (`) in a

quasi-ballistic MOSFET.

Fig. 2  H G V ,  ? / µ 1 ÏÒ q t   H „    Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œõ  s 

\

 › ' aº   ) a kT -layer\  ¦
  · p  כ s  . ‘ : r ò ø ͕ ¸$ í „  • ¸ : £ ¤

$ í

ƒ  ½ ¨\  ×  æ כ ¹ô  Ç   à º“   Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í > à º(r)  H „    Ê ê

~

½ Ó í ß –ê ø Í ô  Ç Ê ê ™ èÛ ¼– Ð ÷ &[  t     H S X ‰Ò  ¦ – Ð  6 £ § õ  ° ú  s 

&

ñ _  ô  Ç  [7].

r = `

` + λ

0

(2)

#

Œl " f λ

⁰

  H “ : r • ¸\  › ' aô  Ç † < Êà º“   „    ¨ î ç  H  Ä » ' Ÿ 

–

Ð(mean free path)s “ ¦, `“ É r Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œs  ŠҖ Ð µ 1 Ï Ò q

t½ + É Ã º e ”   H % ò % i , 7 £ ¤ Fig. 2 \  ³ ðr ÷ &# Q e ” 1 p w s , G V , 

?

/ þ j@ / Ÿ íJ $ ™[ >  E

_max

\ " f kT /që ß –
p u y © œô  Ç % ò % i \  K { © œ

  H U  ´s  (kT-layer U  ´s )\  ¦
 ? / 9,  6 £ § õ  ° ú  “ É r q  Y

V d ” Ü ¼– Ð ³ ð‰ & ³ ) a   [8].

` ∝ kT

qE (3)

#

Œl " f q  H é ß –0 A „    | ¾ Ós “ ¦, E  H source A á ¤ G V , _  r

 Œ •  Òì  r \ " f_  „  l  © œ\  K { © œô  Ç .

7

£ ¤, Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í > à º(r)“ É r “ : r • ¸(T) y Œ ™™ è\  _ ô  Ç λ

₀

_  7 £ x

ü < kT -layer U  ´s _  » ¡ ¤ ™ è, Õ ªo “ ¦ source A á ¤ \ " f_  Z  }“ É r

„ 

l  © œÜ ¼– Ð “  K  y Œ ™™ è | ¨ c à º e ” “ ¦, s – Ð “  K  Z  }“ É r drain

„ 

À Ó\  ¦ + þ A$ í   H X < l # Œ½ + É Ã º e ” >   ) a  .

s

ü < ° ú  s , G V ,  ? / „   _  ¨ î ç  H 5 Å q • ¸ü < kT -layer U  ´s , Õ

ªo “ ¦ Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦“ É r ò ø ͕ ¸$ í „  5 Å x : £ ¤$ í \  @ /ô  Ç “ : r • ¸ _

” > r$ í ƒ  ½ ¨ü < x 9 ] X  >  ƒ  › ' a ÷ &Ù ¼– Ð, ‘ : r  7 Hë  H“ É r z  ´+ « >    õ

\  ¦  „ ½ ÓÜ ¼– Ð s  Qô  Ç B > h   à º[ þ t_  › ' a& h \ " f ì  r$ 3  

% i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í Ä Z ØV Ä

Fig. 3(a)  H  © œ“ : r \ " f 100 nm pHEMT_  I

ds

-V

ds

: £ ¤

$ í

`  ¦ ˜ Ð# Œï  r  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s , “    ) a × ¼Y U

“

  „  · ú š\    É r × ¼Y U“   „  À Ó : £ ¤$ í “ É r > s à Ô „  · ú š_    

Fig. 3. (a) I

ds

-V

ds

characteristics, V

gs

= −2.5 V to 0 V (0.5 V step) and (b) I

ds

-V

gs

characteristics, V

ds

= 0 V

∼ 2.0 V (0.5 V step) for a 100 nm pHEMT at T = 300 K



o(V

_gs

= −2.5 V ∼ 0 V, 0.5 V step)\    É r s  " é ¶ (2- Dimensional) „    x 9 • ¸_  7 £ x – Ð “  K  ˜ Ð  Z  }“ É r × ¼Y U

“

  „  À Ó ° ú כ`  ¦ ° ú >  ÷ & 9, V

^gs

= 0 V{ 9  M :_  × ¼Y U“   „  À Ó



 H @ /| Ä Ì 32 mA_  ° ú כ\ " f " î S X ‰ô  Ç „  À Ó Ÿ í o ‰ & ³ © œ`  ¦ ˜ Ðs 

>

  ) a  .

¢

¸ô  Ç, Fig. 3(b)  H “    ) a × ¼Y U“   „  · ú š (V

ds

= 0.5 V

∼ 2.0 V, 0.5 V step)\  @ /ô  Ç I

ds

-V

gs

: £ ¤$ í `  ¦
 ? / 9 V

ds

 7 £ x † < Ê\     DIBL ´ òõ  (drain-induced barrier lowering effect) \  _ K  ë  H) 3  „  · ú š (threshold voltage)s  y

Œ ™™ è   H  כ `  ¦ · ú ˜ à º e ”  .  © œ“ : r \ " f V

ds

= 0.5 V{ 9  M : _

 ë  H) 3 „  · ú š“ É r €  • −2.08 V s  .

Fig. 4  H “ : r • ¸    o (180 K x 9  10 K)\    É r 100 nm pHEMT_  × ¼Y U“   „  À Ó-„  · ú š : £ ¤$ í `  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . “ : r

•

¸ ? / 9y Œ ™\     × ¼Y U“   „  À Ó / B G‚  “ É r    o l  r  Œ •

 9, × ¼Y U“   Ÿ í o „  · ú š (V

_dsat

) s Ê ê\ " f_  × ¼Y U“   „  À Ó



 H > 5 Å q K " f 7 £ x    H  ⠆ ¾ Ó`  ¦
  · p . s   H F G y   ú ª“ É r G

V ,  U  ´s (<sub-micron % ò % i )\  ¦ ° ú   H ™ è \ " f
 




 H \ P „    ´ òõ (hot electron effect)– Ð+ ‹, “    ) a × ¼Y U“  

„ 

· ú š\  _ K  + þ A$ í  ) a G V ,  ? / Z  }“ É r „  l  © œÜ ¼– Ð “  K  µ 1 ÏÒ q t

  H velocity overshoot ‰ & ³ © œÜ ¼– Ð [ O " î  ) a   [9–11]. : £ ¤ y ,

$

“ : r Ü ¼– Ð ° ú ˜Ã º2 Ÿ ¤  8 ± ú “ É r í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦`  ¦ ° ú >  ÷ &  H „   [ þ t

“ É

r ˜ Ð  Z  }“ É r \  -t \  ¦ t “ ¦   É r Å Ò' Ÿ  5 Å q • ¸– Ð G V ,  ? /

\

 ¦ s 1 l x >  ÷ & 9, “    ) a > s à Ô „  · ú šs  ± ú `  ¦ à º2 Ÿ ¤(V

gs

< 0 V) G V ,  ? / „    x 9 • ¸ ± ú   „   ç ß – í ß –ê ø Í  © œ  ñ  Œ • 6

 

x s   Œ • 4 R s 1 l x • ¸ 7 £ x  >  ÷ &Ù ¼– Ð ˜ Ð  Ì º§  ô  Ç „   À

Ó 7 £ x  : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs >   ) a  .

Fig. 4. Temperature dependences of I

ds

(V

ds

, V

gs

) char-

acteristics, V

gs

= −2.5 V(bottom) to 0 V (0.5 V step)

and V

ds

= 0 V(bottom) ∼ 2.0 V (0.5 V step) for a 100

nm pHEMT (a) at 180 K and (b) at 10 K.

Fig. 5. V

th

-V

ds

curves at various temperatures for a 100 nm pHEMT. The DIBL effect is clearly shown.

Fig. 5  H ë  H) 3 „  · ú š (V

th

) Æ ÒØ  ¦ s  0 p xô  Ç 300 K ∼ 210 K % ò % i \ " f × ¼Y U“   „  · ú š\  _ ô  Ç V

_th

   o (7 £ ¤, DIBL ´ ò õ

)\  ¦
 ? /“ ¦ e ”  . # Œl " f V

^th

  H  6 £ § õ  ° ú  “ É r & ñ _ 

\

 ¦  6   x # Œ Æ ÒØ  ¦ % i   [12].

I

_ds

(V

_gs

= V

_th

) = I

₀

(W/L), I

₀

= 50nA (4) Õ

ªa Ë >\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s , “ : r • ¸ y Œ ™™ è† < Ê\     ë  H) 3 

„ 

· ú š“ É r y Œ ™™ è >  ÷ & 9, “    ) a × ¼Y U“   „  · ú š_  7 £ x \   



É r V

th

_  y Œ ™™ èÖ  ¦ (∂V

th

/∂V

_ds

l Ö  ¦ l )“ É r ± ú “ É r “ : r • ¸\ " f



8¹ ¡ ¤ 7 £ x    H  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ”  . s   H G V ,  ? / Ÿ íJ $ ™ [ >

  © œ# 4  (built-in potential)s  $ “ : r Ü ¼– Ð ° ú ˜Ã º2 Ÿ ¤ ± ú  t  l

 M :ë  H s  9,   õ & h Ü ¼– Ð > s à Ô „  · ú š\  _ ô  Ç Ÿ íJ $ ™[ >   © œ

#

4 _    y Œ ™• ¸ (sensitivity)\  ¦ y Œ ™™ èr & , Fig. 4(a2)\ " f ˜ Ð



 H  ü < ° ú  s  > s à Ô „  · ú š\  _ ô  Ç × ¼Y U“   „  À Ó_  ] j# Q\  ¦

€



• o r v >   ) a  .

s

ü < ° ú  s  “ : r • ¸ y Œ ™™ è\    É r DIBL ´ òõ _  / å L  ô  Ç 7 £ x

  H G V ,  ? / × ¼Y U“   A á ¤_  „  l  © œ`  ¦  8¹ ¡ ¤ 7 £ x r v “ ¦, s

– Ð “  K   8 Z  }“ É r \  -t \  ¦ ° ú   H „   [ þ t_  Å Ò' Ÿ  5 Å q • ¸  H

>

5 Å q K " f 7 £ x  >   ) a   [13]. Õ ª QÙ ¼– Ð,  © œ“ : r \ " f Z  }“ É r s

1 l x • ¸\  ¦ ° ú   H „   [ þ t_  ¨ î ç  H 5 Å q • ¸  H “ : r • ¸ y Œ ™™ è† < Ê\ 



 É r ± ú “ É r í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦ õ  G V ,  ? / Z  }“ É r „  l  © œÜ ¼– Ð “  K 

&

h   ò ø ͕ ¸$ í „    ° ú   H þ j@ / 5 Å q • ¸“   \ P  5 Å q • ¸(thermal velocity) – Ð ] X   H >   ) a  .

‚

à Г ¦– Ð, Fig. 4(a1)\ " f
 
  H × ¼Y U“   „  À Ó / B G‚   _

 hump : £ ¤$ í “ É r, “    ) a ü @Â Ò „  · ú š\  _ K  InGaAs G  V ,

 8 £ x \  ” > r F    H „   [ þ t_  \  -t  7 £ x  # Œ “  ] X ô  Ç AlGaAs 8 £ x Ü ¼– Ð „  s  ÷ &€  " f s 1 l x • ¸  µ 1 ÏÒ q t # Œ
 

  H s 7 á x ] X ½ + Ë(hetero junction) ½ ¨› ¸_  „  + þ A& h “   : £ ¤f ç Ü

¼– Ð s p  # Œ Q Y V ˜ Г ¦  ) a   e ”   [14,15].

·

ú ¡\ " f ƒ  / å Lô  Ç  ü < ° ú  s , ò ø ͕ ¸$ í „  5 Å x \ " f Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í

‰ &

³ © œ“ É r × ¼Y U“   „  À Ó\  ¦ y Œ ™™ è r v Ù ¼– Ð ™ è  $ í 0 p x \  ×  æ כ ¹ ô 

Ç כ ¹™ è– Ð  Œ •6   xô  Ç . s  Qô  Ç Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦`  ¦   & ñ f ±

Fig. 6. Temperature dependence of I

ds

in the linear re- gion for different bias conditions.



 H kT -layer_  U  ´s   H “ : r • ¸\  q Y V “ ¦ G V ,  r  Œ • Â Ò   H _

 „  l  © œ_  [ jl ü < ì ø Íq Y V › ' a > \  ¦ t Ù ¼– Ð(d ” 3), “ : r • ¸ y

Œ ™™ èü < × ¼Y U“   „  · ú š_  7 £ x   H kT -layer_  U  ´s \  ¦ y Œ ™™ è r 

&

 „  5 Å x : £ ¤$ í `  ¦ † ¾ Ó © œ r v >   ) a  .

Fig. 6“ É r linear % ò % i \ " f ™ è  ? / ò ø ͕ ¸$ í „    „  5 Å x : £ ¤

$ í

`  ¦ · ú ˜ à º e ”   H “ : r • ¸    o\    É r × ¼Y U“   „  À Ó : £ ¤$ í _ 

 

 o\  ¦
  · p  כ s  . Fig. 6(a)\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s , “ : r

•

¸    o\    É r I

ds

_     o  H “    ) a > s à Ô „  · ú š\     (7 £ ¤, G V ,  ? / ” > r F    H „    x 9 • ¸\    )  ™ è   É r  ⠆ ¾ Ó

`

 ¦ ˜ Ðs “ ¦ e ”  . G V ,  ? / „    ´ ú §`  ¦ M :(V

gs

= 0 V) “ : r

•

¸\    É r „  5 Å x : £ ¤$ í “ É r  © œ@ /& h Ü ¼– Ð ì  r Ÿ í & h `  ¦ M :(V

^gs

= −2.5 V) \  q K  é  Hy Œ ™ >   Œ •6   x >  ÷ &  H X <, s   H „  



  © œ  ñ ç ß –\  µ 1 ÏÒ q t   H Coulomb interaction \  _ ô  Ç „  



-„    í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œ\  l “  ô  Ç  כ Ü ¼– Ð ^  ¦ à º e ”  . s \  ì ø Í K

 G V ,  ? / „    x 9 • ¸ & h “ É r V

gs

= −2.5 V_   â Ä º @ /| Ä Ì 50 K`  ¦ l ï  r Ü ¼– Ð Õ ª s  © œ_  “ : r • ¸ % ò % i \ " f  H Õ ª I

ds

  

 o  _  Á ºr ½ + É ë ß –
p u  Œ •t ë ß –, Õ ª˜ Ð  ± ú “ É r 50 K s   _

 % ò % i \ " f  H “ : r • ¸ y Œ ™™ è † < Ê\     / å L  y  7 £ x    H

‰ &

³ © œ(I

_ds−50K

/I

ds−10K

= 36 C )`  ¦ ˜ Г   . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð,

•

¸i ç 0 l x • ¸ ± ú “ É r ì ø ͕ ¸^ ‰ ? /_  „    s 1 l x • ¸  H q “ §& h  • ¸ i ç

0 l x • ¸\  é  Hy Œ ™ “ ¦ ŠҖ Ð Ÿ í 7 H í ß –ê ø Í_  ] jô  Ç`  ¦ ~ à Î>  ÷ &Ù ¼

–

Ð, ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  6   x ) a pHEMT ™ è _  Å Òכ ¹ „    í ß –ê ø Í

“ É

r ŠҖ Ð     í ß –ê ø Í\  _ ô  Ç  כ e ” `  ¦ \ V8 £ ¤½ + É Ã º e ”  . s p 

·

ú ˜ 9”   „   -Ÿ í 7 H ç ß –_   © œ  ñ  Œ •6   x_  “ : r • ¸ _ ” > r$ í “ É r ‚  + þ A

› '

a > \  ¦ ° ú “ ¦, “ : r • ¸ @ /| Ä Ì 60 K s   % ò % i \ " f  H / å L  y  y

Œ ™™ è  9 [16], G V ,  ? / s 1 l x   H „    s “ : r o ) a Ô  ¦í  H Ó

ü

t \  _ K  µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e ”   H í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦“ É r AlGaAs8 £ x_  ”  

$ í

-Û ¼` …s " f (intrinsic spacer) 8 £ x \  _ K  C ] j | ¨ c à º e ” Ü ¼ Ù

¼– Ð, Fig. 6(a)_    õ \ " f €  • 50 Ks  _  “ : r • ¸\ " f
 


  H I

ds

_  / å L  ô  Ç 7 £ x   H ™ èÛ ¼– РÒ'  × ¼Y U“  Ü ¼– Ð s  1

l

x   H „     _  # Q* ‹ô  Ç í ß –ê ø Í \ O s  „  5 Å x ÷ &  H ò ø ͕ ¸$ í

„ 

5 Å x : £ ¤$ í Ü ¼– Ð ç ß –Å Ò½ + É Ã º e ”  .

¢

¸ô  Ç, Fig. 6(b)_  { 9 & ñ ô  Ç V

_gs

= −2.5 V\ " f × ¼Y U“  

„ 

· ú šs  7 £ x † < Ê\     e ” >  “ : r • ¸(I

ds

 / å L   >  7 £ x   l

 r  Œ •   H “ : r • ¸) “ ¦“ : r Ü ¼– Ð s 1 l x   H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” 

Table 1. Calculated device parameters at T = 300 K and 77 K

T = 300 K T = 77 K mobility (µ) (m

²

/V ·s) 0.71 2.02 thermal velocity (ν

T

)(m/s) 2.66 × 10

⁵

1.34 × 10

⁴

mean free path (λ

0

)(nm) 44.1 63.3 kT − layer length (l)(nm) 14.4 7.4 back-scatterng coefficient (r) 0.24 0.10



. s   H · ú ¡\ " f ƒ  / å Lô  Ç  ü < ° ú  s  × ¼Y U“   „  · ú š 7 £ x \ 



 É r G V ,  ? / kT -layer_  U  ´s  y Œ ™™ è # Œ  8 Z  }“ É r “ : r • ¸

\

" f í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦ s  / å L   >  y Œ ™™ è >  H † d`  ¦
 ? /  H  כ s

 . 7 £ ¤, × ¼Y U“   „  · ú šs  7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤, G V ,  ? /_  kT -layer U

 ´s  » ¡ ¤ ™ è÷ &# Q Ÿ í 7 H í ß –ê ø Í 1 p x \  _ ô  Ç „    Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í S X ‰ Ò

 ¦`  ¦ y Œ ™™ è r v >  ÷ &Ù ¼– Ð ˜ Ð  Z  }“ É r “ : r • ¸\ " f ò ø ͕ ¸$ í „   5

Å

x \  _ ô  Ç / å L  ô  Ç „  À Ó 7 £ x \  ¦ \ V © œ½ + É Ã º e ”  .

s

 Qô  Ç   õ _  & ñ | ¾ Ó& h “   ì  r$ 3 `  ¦ 0 A # Œ € 9 כ ¹ô  Ç B > h

 

à º\  ¦ à ºd ” & h Ü ¼– Ð ³ ð‰ & ³ €    6 £ § õ  ° ú   . InGaAs G V , 

?

/ „    ° ú   H \ P  5 Å q • ¸ (thermal velocity), ν

T

  H ™ èÛ ¼ % ò

%

i _  q » ¡ ¤@ (non-degenerate condition)\  ¦ & ñ ½ + É M :   6

£

§ õ  ° ú  “ ¦ [17],

ν

T

= p

2k

B

T /πm

^∗

„ 

 _  s 1 l x • ¸(µ)ü < ¨ î ç  H  Ä » ' Ÿ – Ð(λ

⁰

)  H  6 £ § õ  ° ú  

“

É r d ” Ü ¼– Ð
 è ­ q à º e ”   [18].

µ = q < τ >

m

^∗

, λ

0

= ν

T

< τ >= ν

T

m

^∗

µ

q (5)

#

Œl " f < τ >  H Ø  æ[  t_  ¨ î ç  H r ç ß –s  9, m

^∗

  H „   _  Ä

»´ ò| 9 | ¾ Ós  .

“

: r • ¸ T = 300 Kü < 77 K{ 9  M :, 0 A_  à ºd ” `  ¦ : Ÿ x K  > í ß –

 )

a \ P  5 Å q • ¸(ν

^T

) ü < ¨ î ç  H  Ä » ' Ÿ – Ð(λ

⁰

), Õ ªo “ ¦ V

^gs

= 0 V, V

_ds

= 0.1 V{ 9  M : y Œ •y Œ •_  “ : r • ¸\    É r kT -layer U  ´s  ü

< s \  ¦ s 6   x # Œ > í ß –  ) a Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í > à º\  ¦ Table 1 \ 

&

ñ o  % i  .

³

ð\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s , pHEMT ™ è  ? / „   

° ú

  H \ P  5 Å q • ¸(ν

^T

)  H q “ §& h  ! 9î  r Ä »´ ò | 9 | ¾ Ó(m

^∗

= 0.041

^∗

m

⁰

) Ü ¼– Ð “  K  z  ´o – B H l ì ø Í_  ™ è \  q K  B Ä º Z  }

“ É

r ° ú כ`  ¦ t  9, s   H Z  }“ É r s 1 l x • ¸ü < † < Êa  ¨ î ç  H  Ä » ' Ÿ 

–

Ð_  7 £ x \  ¦ Ä »• ¸ >   ) a  .   õ & h Ü ¼– Ð, “ : r • ¸ y Œ ™™ è(T = 300 K → 77 K) \    É r ¨ î ç  H  Ä » ' Ÿ – Ð_  U  ´s  7 £ x ü <

kT -layer U  ´s  y Œ ™™ è– Ð “  K  G V ,  ? / µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e ”   H Ê ê~ ½ Ó í

ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦“ É r ß ¼>  y Œ ™™ è >  H † d`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . ‚ à Г ¦– Ð, ³ ð

\

" f
  · p B > h   à º[ þ t ° ú כ“ É r G V ,  ? / „    0 l x • ¸ q 

»

¡ ¤@ { 9  M :\  ¦ & ñ Ù þ ¡Ü ¼ 9, ò ø ͕ ¸$ í „  5 Å x : £ ¤$ í _  Å Òכ ¹    Ã

º“   Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦`  ¦ ½ ¨ l  0 Aô  Ç kT -layer U  ´s  Æ ÒØ  ¦

“

É r 100 nm Si-MOSFET Ÿ íJ $ ™[ >  — ¸4 S qa A   õ  [19]\  ¦  6   x

% i  . ¢ ¸ô  Ç, s  Qô  Ç   õ \  ¦ : Ÿ x K  > í ß –  ) a Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í >  Ã

º  H Õ ª ° ú כ_  & ñ S X ‰$ í ˜ Ð  “ : r • ¸ y Œ ™™ è\    É r ò ø ͕ ¸$ í „   5

Å

x : £ ¤$ í _   ⠆ ¾ Ó$ í `  ¦ s K    H X < Õ ª _ p  e ” Ü ¼ 9, s 



Qô  Ç B > h   à º (7 £ ¤, “ : r • ¸\    É r Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í > à º_     o x 9

 Ÿ í o 5 Å q • ¸ 1 p x)\  ¦ & ñ | ¾ Ó& h Ü ¼– Ð ˜ Ð  & ñ S X ‰ y  Æ ÒØ  ¦ l  0 AK , # Œ Q t  ü @Â Ò › ¸| `  ¦   à º– Ð # Œ self-consistent Schrodinger-Poisson method\  ¦ s 6   xô  Ç Ÿ íJ $ ™[ >  — ¸4 S q > hµ 1 Ï s

 ‰ & ³F  ”  ' Ÿ  ×  æ s  .

IV. + s Ç Â ] Ø

‘

: r  7 Hë  H \ " f  H, Ä ºÃ ºô  Ç RF : £ ¤$ í s  s p  ˜ Г ¦  ) a   e ” 



 H Z  }“ É r s 1 l x • ¸_  100 nm Γ-> s à Ô AlGaAs/InGaAs/Ga As pHEMT ™ è \  ¦ s 6   x # Œ “ : r • ¸ y Œ ™™ è (300 K ∼ 10 K)

\

   
 
  H ò ø ͕ ¸$ í „  5 Å x : £ ¤$ í \  @ / # Œ ƒ  ½ ¨ % i 



.

Õ

ª   õ , × ¼Y U“   „  À Ӎ  H “ : r • ¸ y Œ ™™ è† < Ê\    É r ± ú “ É r í ß – ê

ø Í S X ‰Ò  ¦ õ  G V ,  ? / Z  }“ É r „  l  © œÜ ¼– Ð “  K  ß ¼>  † ¾ Ó © œ÷ & 9,

‘

: r ™ è \  t C & h Ü ¼– Ð  Œ •6   x   H Ÿ í 7 H í ß –ê ø Í ‰ & ³ © œs  / å L  

>  y Œ ™™ è   H @ /| Ä Ì 50 K s  _  “ : r • ¸ % ò % i \ " f / å L © œ5 p x

>  H † d`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç, × ¼Y U“   „  · ú šs  7 £ x ½ + Éà º 2

Ÿ

¤ G V ,  ? / kT -layer » ¡ ¤ ™ è÷ &# Q ò ø ͕ ¸$ í „  À Ó Ã º5 Å x ‰ & ³ © œ s

 Ì º§  s 
 
l  r  Œ •   H e ” >  “ : r • ¸ % i r  Z  }  t >  H

† d`  ¦ › ' a¹ 1 Ï % i  . s  Qô  Ç ‰ & ³ © œ“ É r “ : r • ¸_  y Œ ™™ èü <  8Ô  ¦ # Q

×

¼Y U“   „  · ú š_  7 £ x \  _ K  Ê ê~ ½ Ó í ß –ê ø Í S X ‰Ò  ¦ s  y Œ ™™ è÷ &# Q

„ 

  „  5 Å x : £ ¤$ í s  † ¾ Ó © œ÷ &  H ò ø ͕ ¸$ í à º5 Å x s  : r õ  a % ~“ É r { 9  u

\  ¦ ˜ Ð# Œï  r  .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r  7 Hë  H“ É r 2005¸  • ¸ ô  Dz D G† < ÆÕ ü t”  < É ª F é ß – l œ íõ † < ƃ  ½ ¨ t

" é ¶  \ O  (KRF-2004-015-C00163) t " é ¶ \  _  # Œ ƒ  ½ ¨

÷

&% 3 Ü ¼ 9, s \  U  ·“ É r y Œ ™ \  ¦ × ¼w n m  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] M. Aust, H. Wang, M. Biedenbender, R. Lai, D. C.

Streit, IEEE Microwave Letters 5, 12 (1995).

[2] F. Diette, D. Langrez, J. L. Cordon, Electron letters 32, 848 (1996).

[3] Y. Itoh, Y. Horiie, K. Nakahara, N. Yoshiba, T. Ka-

toh, T. Takagi, IEEE Microwave Guided Wave Let-

ters 5, 48 (1995).

[4] Y. L. Lai, E. Y. Chang, C. Y. Chang, T. K. Chen T.

H. Liu, S. P. Wang, IEEE Electron Device Letters, 17, 229 (1996).

[5] Hae-sung Kim et al., Microelectronic Engineering 63, 417 (2002).

[6] M. Lundstrom, Z. Ren, IEEE Transactions on Elec- tron Devices, 49, 133 (2002).

[7] M. Lundstrom, IEEE Electron Device Letters 18, 361 (1997).

[8] Supriyo Datta, Farzin Assad, M. Lundstrom, Super- lattices and microstructure 23, 771 (1998).

[9] Yuan Taur, Tak H. Ning, Fundamentals of Modern VLSI Devices (Cambridge University Press, New York, 1998), p. 153.

[10] Peter A. Blakey, Kuntal Joardar, IEEE Transactions on Electron Devices 39, 740 (1992).

[11] S. Babiker, N. Cameron, A. Asenov, S. P. Beaumont, Microelectronics Journal 27, 785 (1996).

[12] Anthony Lochtrfeld, Dimitri A. Antoniadis, IEEE Electron Device Letters 22, 95 (2001).

[13] S. M. Sze, Semiconductor Devices - Physics and Technology, (John Wiley & Sons Inc., New York, 1985), p. 213.

[14] K. Hess, Solid-State Electronics 31, 324 (1988).

[15] W. Ted Masselink, Applied Physics Letters 67, 801 (1995).

[16] W. Walukiewicz, H. E. Ruda, J. Lagowski and H.

C. Gatos, Physical Review B 30, 4571 (1984).

[17] Anisur Rahman and M. Lundstrom, IEEE Transac- tions on Electron Devices 49, 481 (2002).

[18] M. Gupta, IEEE potentials, 21, 13 (2003).

[19] Nambin Kim, Sangsu Park, Yongmin Kim, Hyun- jung Kim, Hyunsik Im and Hyungsang Kim, J. Ko- rean Phys. Soc. 45, S928 (2004).

Temperature Dependence of Ballistic Transport in a 100 nm Γ-gate Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor (pHEMT)

Nambin Kim, Yongmin Kim, Kyooho Jung, Hongwoo Seo, Woong Jung and Hyunsik Im

^∗

Department of Semiconductor Science, Dongguk University, Seoul 100-715

Hyungsang Kim

Department of Physics, Dongguk University, Seoul 100-715

Sungchan Kim, Soonkoo Kim and Donghoon Shin

Millimeter-wave Innovation Technology Research Center (MINT), Dongguk University, Seoul 100-715 (Received 12 August 2005, in final form 23 September 2005)

We investigated ballistic transport in a 100 nm Γ-gate AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic HEMT (pHEMT) as a function of temperature ranging from 300 K to 10 K, and we analyzed it in terms of the carrier’s backscattering effects. We observed that the ballistic drain current dramati- cally increased below 50 K due to decreased phonon scattering and that the critical temperature at which drain current started to rapidly increase became higher as the drain voltage was increased.

These results show good agreement with ballistic theory in which low temperatures and high electric fields in the channel enhance the ballistic transport due to a reduced backscattering probability.

PACS numbers: 73.23,Ad

Keywords: HEMT, Ballistic transport, Back-scattering phenomena

∗

E-mail: [email protected]