图1 不同凹槽栅深度MOS-HEMTs器件的电流崩塌对比。
由图1可见，D区（常规MOS-HEMTs）器件的崩塌量是最高的，而A,B和C区（凹槽栅深度分别为0.62nm，2.71nm，3.25nm）的器件通过Cl2刻蚀形成了凹槽栅，由于暴露在空气中的材料表面会有一层自然氧化层，在AlGaN亚表面区域会由于AlOx和GaOx氧化物的产生使得N原子的缺失，从而形成了N空位，同时亚表面区域也有其他杂质（如C，O，Si等）。通过Cl基刻蚀这层氧化层减小了栅下区域界面态密度，而小功率刻蚀不产生新的界面陷阱类型。所以通过凹槽栅刻蚀后，AlGaN和栅介质氧化铝间的界面态有所减小，器件的电流崩塌效应有所抑制。可见，可通过凹槽栅刻蚀的办法来抑制器件的电流崩塌效应。
图2 不同槽栅深度MOS-HEMTs的膝点电压随源漏电压变化的关系（栅压为0V）。
槽栅结构会由于刻蚀损伤形成体或表面陷阱而加剧电流崩塌。槽栅刻蚀后电流崩塌与AlGaN表面态的相关性很强。为了表征电流崩塌，我们定义了膝点电阻（膝点电压和膝点电流的比值）。采用脉冲测试输出曲线，栅压固定在0V，漏压分别为0-8，0-10,0-15,0-20,0-25,0-28，0-30V，如图2所示。Conwayetal报道在槽栅刻蚀后，由于表面态的增加，器件的Vknee发生了漂移，并认为更浅的槽栅深度（更少的表面刻蚀区域）能够减小这现象。图2中所示不同槽栅深度的MOS-HEMTs的膝点电阻随漏压的增加趋势基本一致，可见短时间低功率Cl基刻蚀并不会对材料表面产生过多的表面态。