Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 771-775 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:019780013012077100

Implications of the interface effects in the normally-off type GaAs MESFETs

G. Bert et G. Nuzillat

Thomson-CSF, Laboratoire Central de Recherches, domaine de Corbeville, 91401 Orsay, France

Abstract
The variations of I- V characteristics under substrate bias are compared for normally-on and normally-off type planar GaAs-MESFETs with long-channel. The experimental results are interpreted by superimposing to the Schottky gate space-charge region both a depleted layer at the channel-substrate interface and a depleted surface region between source and gate. This last one is only of minor influence on normally-on characteristics, but strongly reduces the normally-off current and limits the achievable positive threshold voltages. On the other hand, the carrier confinement between two space-charge layers leads to a simple theoretical model for the no-neutral channel, allowing an accurate threshold voltage control even for very thin layers.

Résumé
On compare, pour les types normally-on et normally-off, l'évolution des caractéristiques I- V de MESFET-GaAs de structure plane à canal long sous l'effet d'une polarisation du substrat. On montre que l'interprétation des résultats nécessite de tenir compte, en plus de la zone de charge d'espace Schottky, d'une zone déserte à l'interface canal-substrat ainsi qu'à la surface de l'espace source-grille. Cette dernière, qui n'a qu'une influence mineure pour le type normally-on, dégrade fortement le courant du FET normally-off et limite les tensions de seuil positives réalisables. D'autre part, le confinement des porteurs entre deux charges d'espace conduit à une description théorique simple du canal hors neutralité, ce qui permet un contrôle précis de la tension de seuil, même pour les couches très minces.

PACS
2560S - Other field effect devices.

Key words
gallium arsenide -- III V semiconductors -- Schottky gate field effect transistors -- space charge -- GaAs MESFETs -- I V characteristics -- substrate bias -- depleted layer -- depleted surface region -- positive threshold voltages -- carrier confinement -- Schottky gate space charge region -- channel substrate interface -- normally on characteristics -- normally off current -- no neutral channel -- semiconductor device