GaN tabanlı yüksek-elektron-mobiliteli transistörleri 1990'lı yılların başında ortaya çıktıklarından beri yoğun bir şekilde çalışılan ve GaN malzemesinin yüksek kırılma alanı, yüksek satürasyon hızı ve yüksek mobilitesi sayesinde düzenli olarak silikon tabanlı güç transistörlerine rakip olarak gösterilen aygıtlar olmuşlardır. Normalde kapalı olan GaN YEMT cihazları, güç elektroniği uygulamalarında özellikle önemlidir.Bu tez, teorik arkaplan incelemesi, teorik analiz, fiziksel temelli aygıt simülasyonları, aygıt üretimi ve optimizasyonu ve elektriksel karakterizasyonu dahil olmak üzere normalde kapalı yüksek elektronlu mobil transistörlerin kapsamlı bir çalışmasını sunar. Kapı bölgesinde p-GaN katmanı içeren InAlN/GaN YEMT ve gömme kapı aşındırması içeren AlGaN/GaN metal-yalıtkan-yarıiletken MYY-YEMT aygıtları başarıyla gösterilmiştir.

GaN-based high-electron-mobility transistors (HEMTs) have been developing rapidly from the time when they were first demonstrated in the 1990s. They have consistently been presented as a displacement technology to silicon based power devices owing to the superior material properties of GaN such as high-electric breakdown field, high-electron saturation velocity, and high mobility. Normally-off GaN HEMT devices are particularly significant in power electronics applications.In this thesis, a comprehensive study of normally-off high-electron-mobility transistors is presented, including theoretical background review, theoretical analysis, physically-based device simulations, device fabrication and optimization and electrical characterization. p-GaN gate InAlN/GaN HEMT and recessed AlGaN/GaN MISHEMT devices have been successfully demonstrated.

132