GaN-basierte HEMT-Sensoren sind ein neuer Sensortyp, der auf der Oberflächenzustandssteuerung von 2-D-Elektronengas (2DEG) an AIGaN/GaN-Heteroübergangen basiert. In GAN-basierten HEMT-Strukturen wird an der AIGaN/GaN-Schnittstelle des Heteroübergangs ein 2DEG-Oberflächenkanal gebildet. Das 2DEG im Potentialtopf wird durch die Gate-Spannung gesteuert, und die 2DEG-Schicht liegt sehr nahe an der Oberfläche und reagiert sehr empfindlich auf den Zustand der Oberfläche. AIGaN/GaN-Heterobindungen reagieren sehr empfindlich auf Ionen, polare Flüssigkeiten, Wasserstoff und biologische Materialien [1], und seitdem haben Forscher begonnen, eine Reihe von Sensoren auf Basis von GAN-basierten HEMTs zu untersuchen. Derzeit umfasst die relativ ausgereifte Forschung hauptsächlich Gassensoren und Biosensoren [2].
Su et al. [3] entwickelten ein Pt NPs/AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor (HEMT)-Gerät, das die Zweigaserkennung von Wasserstoff (H2) und Ammoniak (Ammoniak) durch bloße Anpassung der Betriebstemperatur demonstrierte und für Anwendungen wie Mehrgaserkennung und elektronische Nase geeignet ist, wie in der linken Abbildung von Abbildung 1 gezeigt. Der GAN-basierte HEMT-Gassensor, der durch MOCVD auf einem 20×20 mm Si (111)-Substrat gebildet wird, verwendet einen AlGaN/GaN-HEMT mit einer geordneten Schichtstruktur, die anfänglich AlGaN/GaN/AlGaN enthält. Während des Herstellungsprozesses wurden die ohmschen Kontakt-Mehrschichtfilme Ti/Al/Ti/Au durch Magnetron-Sputtering-Geräte abgeschieden. Um einen ohmschen Kontakt zwischen dem Metall-Mehrschichtfilm und AlGaN herzustellen, wurde eine schnelle Glühung für 60 s in Stickstoff mit einem Infrarot-Glühofen RTP (IRLA-1200, JouleYacht, China) bei 650 °C durchgeführt. Abbildung 1 Das rechte Bild zeigt die Struktur eines HEMT-Geräts, ein optisches Bild des Sensorarrays, ein Rasterelektronenmikroskop-Bild (REM) eines HEMT-Geräts und ein vergrößertes REM-Bild eines einzelnen Geräts.