Nanodispositivi elettronici con eterostrutture AlGaN/GaN

Abstract

Nell'ambito della ricerca scientifica sui dispositivi elettronici a semiconduttore, il Nitruro di Gallio (GaN) è stato oggetto negli ultimi dieci anni di un interesse sempre crescente, grazie alle straordinarie caratteristiche fisiche del gas bidimensionale (2DEG, Two-Dimensional Electron Gas) ottenibile nelle eterostrutture composte dal GaN e dal Nitruro di Gallio e Alluminio (AlGaN). Le eterostrutture AlGaN/GaN sono state utilizzate nella realizzazione di transistor a elevata mobilità (HEMT, High Electron Mobility Transistor). Il processo di fabbricazione sviluppato ha portato alla realizzazione di elettrodi di gate di elevata qualità, ottenuti mediante litografia a fascio elettronico; i GaN-HEMT realizzati hanno manifestato ottime prestazioni in termini di comportamento dinamico e di breakdown. A partire dai 2DEG presenti nelle eterostutture AlGaN/GaN sono stati realizzati nanodispositivi elettronici, utilizzando la tecnica split-gate. Sono stati ottenuti dispositivi tipo Quantum Point Contact con geometria unidimensionale, e forma degli elettrodi sia simmetrica che asimmetrica. La caratterizzazione elettrica a temperature criogeniche delle nanostrutture con elettrodi simmetrici ha mostrato un andamento della conduttanza 1D simile a quello previsto per la quantizzazione regolare in un sistema con degenerazione di spin, con la soppressione di alcuni plateau. La soppressione dei plateau è attribuibile all'apertura di un canale parallelo nella costrizione, dovuto alla probabile occupazione della seconda sottobanda 2D da parte del 2DEG, favorita dall'elevato valore dell'energia di Fermi del sistema. Nella conduttanza dei sistemi 1D ottenuti da split-gates asimmetrici sono emerse diverse strutture anomale nella conduttanza, la più evidente delle quali a 0.5*(2e2/h). I plateau anomali nella conduttanza, accompagnati da risonanze, sono probabilmente da attribuire ad effetti di interferenza legati alla geometria del potenziale.