Techniklexikon

HEMT

Engl. Abk. für high electron mobility transi-stor, Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit. Andere Bezeichnungen sind TEGFET (FET mit zweidimensionalem Elektronengas), MODFET (FET mit Modulationsdotierung) und SDHT (selektiv dotierter Heterojunction-Transistor). Feldeffekttransistor mit Heterojunction auf Basis von Galliumar senid, der hauptsächlich für Gigabit-Logik sowie als Höchstfrequenz-Halbleiterbauele ment verwendbar ist. Der H. ist vom MESFET abgeleitet und besitzt einen sehr ähnlichen Aufbau. Der entscheidende Unterschied zum GaAs-FET besteht darin, daß bei einem H. der Kanal undotiert ist, wodurch die Elektronen im Kanal eine sehr hohe Elektronenbeweglichkeit erreichen können. Die Ladungsträger werden von den Dona toren der n-dotierten Schicht aus Gal-Hum-Aluminium-Arsenid geliefert und bilden wegen des besonderen Bandverlaufs im H. eine extrem dünne Schicht von Leitungselektronen mit einer sehr hohen Ladungsträgerkonzentration aus, das sog. zweidimensionale Elektronengas. Ein elektrisches Feld senkrecht zum Kanal beeinflußt die Dicke der Elektronengasschicht, d. h. die Anzahl der im Kanal vorhandenen Elektronen. Durch Anlegen einer Spannung am Gate kann der zwischen Source und Drain fließende Strom gesteuert werden, wobei wie beim MESFET Depletion- und -r Enhancement-Transistoren möglich sind. H. wurden erst 1980 entwickelt und eignen sich für Gigabit-Logikschaltungen. Sie erreichen Gatter-Verzögerungszeiten zwischen 10 und 20 ps, sind also 20mal schneller als Silicium-IS. Damit sind H. -IS fast ebenso schnell wie Supraleitungsschaltelemente, die aber mit flüssigem Helium bei 4 K betrieben werden müssen (Josephson-Effekt; Kryoelektronik). Bisher gefertigte Binärzähler-Labormuster ermöglichen Arbeitsfrequenzen bis 10 GHz. Mit LSl-Speichern (LSI) wurden in DCFL-Technik (DCFL) 1984 bereits Zugriffszeiten unter l ns erreicht, wobei in SRAM mit 4 Kbit über 25000 Funktionselemente integriert werden konnten. An die Technologie zur Herstellung von H. werden sehr hohe Anforderungen gestellt: Es sind perfekte Grenzflächen erforderlich, die maximal um 2 Atomlagen differieren dürfen! Aus diesem Grund werden H. bisher überwiegend mit Molekularstrahlepitaxie hergestellt.