A novel GaAs FET structure with $\delta_n-\delta_p$ DIpole potential Barrier(DIBFET) is proposed and fabricated. The $\delta_n$- and $\delta_p$- layer make transversal electric field, and this forms the potential barrier to the electrons. A conventional $\delta$-doped structure has many advantages, but it has fundamental problems of the ionized impurity scattering near the $\delta$-dope plane. The potential barrier of DIB-structure can push up the electrons near the $\delta$-doped plane from the impurity plane to the undoped channel layer. Thus, it is expected that the transport characteristics of DIB-structure will be improved. The measured carrier density and drift mobility at the undoped channel layer obtained above $1\times10^{18}cm^{-3}$ and $3700cm^2/V$\cdot\sec$ from the C-V and FATFET method, respectively. They show the improved transport characteristics considering the carrier density, as expected. In this thesis, the measured data and the results of one-dimensional numerical calculation are compared. The numerical calculation gives the C-V and channel-conductance characteristics. From the calculations, the sensitivities of the device characteristics such as the variations of channel conductance and capacitance about the doping density of $\delta$-layer and the thickness of the undoped channel layer are shown. The fabricated DIBFET with 0.8$\mu$m gate length has the maximum extrinsic transconductance of 407mS/mm and the current density of 550mA/mm at zero gate bias condition. The high output resistance of 260$\Omega\cdot$mm is measured, and the high value of output resistance is due to the potential barrier effects of the dipole layer. In RF applications, the measured extrinsic current gain cutoff frequency of DIBFET with 0.8$\mu$m gate length is about 16.7GHz, the extracted intrinsic current gain cutoff frequency is above than 22GHz. The obtained cutoff frequencies of maximum available power gain and of unilateral power gain are 67GHz and 82GHz, respectively. The high value of the power gain cutoff frequencies considering the current gain cutoff frequency is caused by the high output resistance due to the dipole barrier formation. As conclusion, the DC and AC applications of FETs are very improved by the $\delta_n-\delta_p$ dipole barrier formation.
$\delta_n-\delta_p$ 쌍극자 전위장벽을 갖는 새로운 구조의 갈륨비소 전계효과 트랜 지스터를 제안하고 제작하였다. $\delta_n-$ 과 $\delta_p$ 층은 수직방향의 전계를 형성하여 전자에 대한 전위장벽을 만든다. 일반적인 $\delta$ 도핑된 구조는 많은 장점을 가지고 있으나, 근본적으로 $\delta$도핑층 근처에서의 이온화된 불순물에 의한 산란의 문제가 있다. DIB구조의 전위장벽은 전자를 $\delta$도핑층에서 도핑되지 않은 채넬층으로 밀어내게 된다. 따라서, DIB구조의 전달특성은 향상되것이 기대된다. 측정된 채넬층에서의 케리어농도와 드리프트 이동도는 각각 $1\times10^{18}cm^{-3}$ 과 $3700cm^2$/V$\cdot$sec 이상으로 C-V와 FATFET 방법에의해 주어졌다. 이것은 예상한 것과 같이 케리어 농도를 고려하면 전달특성이 향상된 것을 보여주는 것이다. 본 논문에서는 측정 데이타를 일차원적 수치해석에 의한 결과와 비교분석하였다. 일차원적 수치해석은 캐패시턴스-전압 특성과 채넬의 콘덕턴스 특성을 보여주며, 그 결과로부터 $\delta$층 도핑농도나 채넬층 두께에 따른 소자특성의 민감도등을 알 수 있었다. 0.8$\mu{m}$의 게이트 길이를 갖는 제작된 DIBFET는 407mS/mm의 최대 외부 전달콘덕턴스와 550mA/mm의 영 게이트 전압 전류밀도를 가졌다. 260$\Omega \cdot$mm로 측정된 높은 출력저항 값은 쌍극자층의 전위장벽효과에 의한 것이다. RF응용에 있어서는, 0.8$\mu{m}$ 게이트길이를 갖는 DIBFET의 외부 전류이득 차단주파수와 내부전력이득 차단주파수는 각각 16.7GHz와 220GHz 이상으로 주어졌다. 최대가능 전력이득 차단주파수와 일 방향 전력이득 차단주파수는 67GHz와 82GHz로 각각 측정되었다. 전류이득 차단주파수를 고려할때 높은 전력이득 차단주파수들은 쌍극자 전위장벽에 의한 큰 출력저항값 때문에 나타난다. 결론적으로, $\delta_n-\delta_p$쌍극자 전위장벽을 갖는 전계효과 트랜지스터는 $\delta_n-\delta_p$쌍극자전위장벽에 의하여 DC 및 AC특성이 매우 향상된다고 할 수 있다.
