與在傳統(tǒng)碳化硅（SiC）上生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)相比，使用AlN襯底可以使Al含量較高的AlGaN緩沖液與GaN二維薄電子通道（2DEG）結(jié)合使用。200nm厚的通道可以減少泄漏電流并改善夾斷現(xiàn)象。這種Al含量高的AlGaN緩沖液可以形成有效的反向勢(shì)壘。

　　在生長(zhǎng)具有高Al含量和較低位錯(cuò)密度的AlGaN方面，AlN優(yōu)于SiC，是由于與AlN的晶格匹配更緊密。如果使用SiC生長(zhǎng)AlGaN，在產(chǎn)生大量的位錯(cuò)之前，晶格失配會(huì)限制含量在15％以下。

　　一些研究已經(jīng)在探索使用GaN襯底來(lái)減少位錯(cuò)的方法，但是由于熱導(dǎo)率（230W / mK）較低，這會(huì)帶來(lái)潛在的熱管理問(wèn)題。相比之下，AlN和SiC在這方面要好得多，電導(dǎo)率分別為341W/mK和420W/mK。以前關(guān)于AlN的HEMT的報(bào)告集中在AlGaN通道的高溫操作上，但是該通道合金散射而降低了遷移率。

　　該團(tuán)隊(duì)制造的HEMT的柵極長(zhǎng)度、柵極寬度、柵極至漏極的長(zhǎng)度分別為0.25μm、50μm和3μm。在SiC襯底上生產(chǎn)了一系列對(duì)比器件。該材料是使用AlN或SiC上的金屬有機(jī)氣相外延（MOVPE）生產(chǎn)，1英寸（0001）AlN襯底使用物理氣相傳輸（PVT）制成，導(dǎo)致位錯(cuò)密度小于103 / cm²，且均方根表面粗糙度約為1nm。HEMT的歐姆源漏電極是鈦/鋁，柵極是鎳/鋁，器件用氮化硅鈍化。

　　A的襯底是AlN，其余的襯底是SiC。用于A的AlGaN緩沖液的Al含量為30％，而SiC上的其余含量為5％。A和F包括2nm的AlN間隔物。

　　AlN HEMT的最大漏極電流達(dá)到1A/mm以上，但SiC上的器件的電流都低于1A/mm，而D器件的最大電流低至0.7A/mm。同樣，SiC上的高漏電流器件在擊穿電壓方面也有所損失，從D的~270V降至F的~160V。相比之下，AlN上的器件A的擊穿電壓約為250V，接近于HEMT A在20V漏極偏置下的泄漏電流約為1μA/mm，而B(niǎo)約為10μA/mm，C約為0.1mA/mm。

　　在70V漏極偏置（Vds）的情況下，對(duì)X頻段頻率進(jìn)行的負(fù)載拉測(cè)試實(shí)現(xiàn)了49.1％的峰值功率附加效率（PAE），輸出功率（Pout）為41.7dBm，這些值相當(dāng)于14.7W/mm的輸出功率和9.6dB的增益，飽和輸出功率密度達(dá)到15.7W/mm。研究人員表示下一代大功率RF器件甚至可以實(shí)現(xiàn)更好的輸出功率特性。