晶格匹配InAlN/GaN异质结Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的温度依赖特性
发布时间：2021-10-08 08:16
在硅衬底晶格匹配In0.17Al0.83N/GaN异质结外延片上制备了Ti/Al/Ni/Au欧姆接触传输线模型测试结构,通过测试变温电流-电压特性研究方块电阻(Rsh)和比接触电阻率(ρsc)的温度依赖特性.结果表明:（1）沟道层的Rsh对温度呈指数依赖关系,幂指数约-2.61,主要由高温下半导体的晶格散射机制决定;（2）300523 K的变温范围内,ρsc随温度上升呈先增大后减小的趋势;当温度低于350 K时,ρsc的温度依赖关系主要由TiN合金的类金属特性决定;而在更高的温度下,热场发射机制将逐渐占主导.基于以上2种模型的并联形式对实验数据进行了拟合,并分析了提取的重要物理参数.
【文章来源】：科学通报. 2016,61(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
(网络版彩色)(a)InAlN/GaN异质结Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的截面
朔奖?探针测试,在欧姆接触表面电镀2m的Au层进行电极加厚.图1(a)和(b)分别为制备的器件结构截面示意图和TLM测试结构平面照片,相邻电极之间的距离d依次为3,4,8,16和90m.利用Keithley4200半导体参数分析仪和MAC3C变温测试仪进行T-I-V测试,变图1(网络版彩色)(a)InAlN/GaN异质结Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的截面示意图;(b)TLM测试结构的平面照片Figure1(Coloronline)(a)SchematiccrosssectionofInAlN/GaNheterostructurewithTi/Al/Ni/Auohmiccontact;(b)planarimageofTLMmeasurementstructure温范围为300~523K.2结果与讨论图2(a)为TLM测试结构的室温I-V特性曲线,不同电极间距样品均表现出良好的欧姆特性,并且间距越大,对应的斜率越小,即电阻越大.一般情况下,相邻电极间的总电阻RT由金-半界面的接触电阻RC和材料的体电阻RB两部分组成,shshTCBT22,RRRRRLdWW(1)式中,TcsshLR为传输长度.在均匀掺杂情况下作RT-d图应得到1条直线,通过斜率可求得Rsh,d=0时的截距可求得cs.图2(b)为不同温度下RT随d的变化情况,呈现明显的线性关系,且斜率(即Rsh/W)随温度升高而增加.图3(a)显示了通过线性拟合获得的Rsh随温度的变化关系.对于异质结半导体,Rsh=1/qnn2DEG,其中,n为2DEG迁移率,n2DEG为2DEG面密度.因此,In-AlN/GaN异质结Rsh的温度依赖特性可能由n和n2DEG2图2(网络版彩色)(a)TLM测试结构的室温I-V特性曲线;(b)不同温度下RT与d的关系Figure2(Coloronline)(a)I-VcharacteristicsofTLMmeasurementstructuresatroomtemperature;(b)RTasafunctionofdatdifferenttemperatures
2016年4月第61卷第10期1132图3(网络版彩色)(a)Rsh随温度的变化关系;(b)ln(1/Rsh)-lnT的线性拟合结果Figure3(Coloronline)(a)Rshasafunctionoftemperature;(b)thelinearfittingresultsofln(1/Rsh)andlnT个因素决定.值得指出的是,2DEG的形成主要与势垒层内的强极化效应相关,面密度是温度的弱函数,所以n对Rsh应有较大影响.经典理论表明,影响n的主要散射机制包括晶格散射和杂质散射.对于电离杂质较多的半导体,低温时晶格原子的热振动动能较低,对载流子的散射作用较弱,杂质散射(库伦力作用)效应起主要作用;而在高温时,载流子热运动速度加快,在杂质原子附近停留时间变短,杂质散射作用减弱,而晶格原子的热振动剧烈,因此晶格散射作用更显著.在本文的温度范围内,影响n的主要散射机构应为晶格散射,Rsh满足以下关系[8]:0shsh0,TRRT(2)式中,Rsh0是Rsh在T0=300K下的值(406/),是幂指数.式(2)可变换为shln(1R)lnT,(3)式中,为常数.晶格散射机制占主导时,ln(1/Rsh)与lnT应呈线性关系,斜率为.图3(b)给出了实验获得的ln(1/Rsh)-lnT关系及其拟合结果,可以看出,它们遵循很好的线性关系.拟合得到=2.56,明显小于已报道的蓝宝石衬底器件的1.57[6],表明硅衬底上的Rsh有更强的温度依赖性.相对于蓝宝石衬底,硅衬底上的GaN外延层具有较大的位错密度[9],对沟道电子迁移率的温度效应有更显著的影响.图4为比接触电阻率sc随温度的变化关系.其中,常温300K下的sc=3.40×104cm2,接近于Kim等人[6]在InAlN/GaN体系中得到的最低sc(5.2810–4cm2).结果表明,温度从300K升至523K的过程中,sc呈现先增大后减?
本文编号：3423778
【文章来源】：科学通报. 2016,61(10)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
(网络版彩色)(a)InAlN/GaN异质结Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的截面
朔奖?探针测试,在欧姆接触表面电镀2m的Au层进行电极加厚.图1(a)和(b)分别为制备的器件结构截面示意图和TLM测试结构平面照片,相邻电极之间的距离d依次为3,4,8,16和90m.利用Keithley4200半导体参数分析仪和MAC3C变温测试仪进行T-I-V测试,变图1(网络版彩色)(a)InAlN/GaN异质结Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的截面示意图;(b)TLM测试结构的平面照片Figure1(Coloronline)(a)SchematiccrosssectionofInAlN/GaNheterostructurewithTi/Al/Ni/Auohmiccontact;(b)planarimageofTLMmeasurementstructure温范围为300~523K.2结果与讨论图2(a)为TLM测试结构的室温I-V特性曲线,不同电极间距样品均表现出良好的欧姆特性,并且间距越大,对应的斜率越小,即电阻越大.一般情况下,相邻电极间的总电阻RT由金-半界面的接触电阻RC和材料的体电阻RB两部分组成,shshTCBT22,RRRRRLdWW(1)式中,TcsshLR为传输长度.在均匀掺杂情况下作RT-d图应得到1条直线,通过斜率可求得Rsh,d=0时的截距可求得cs.图2(b)为不同温度下RT随d的变化情况,呈现明显的线性关系,且斜率(即Rsh/W)随温度升高而增加.图3(a)显示了通过线性拟合获得的Rsh随温度的变化关系.对于异质结半导体,Rsh=1/qnn2DEG,其中,n为2DEG迁移率,n2DEG为2DEG面密度.因此,In-AlN/GaN异质结Rsh的温度依赖特性可能由n和n2DEG2图2(网络版彩色)(a)TLM测试结构的室温I-V特性曲线;(b)不同温度下RT与d的关系Figure2(Coloronline)(a)I-VcharacteristicsofTLMmeasurementstructuresatroomtemperature;(b)RTasafunctionofdatdifferenttemperatures
2016年4月第61卷第10期1132图3(网络版彩色)(a)Rsh随温度的变化关系;(b)ln(1/Rsh)-lnT的线性拟合结果Figure3(Coloronline)(a)Rshasafunctionoftemperature;(b)thelinearfittingresultsofln(1/Rsh)andlnT个因素决定.值得指出的是,2DEG的形成主要与势垒层内的强极化效应相关,面密度是温度的弱函数,所以n对Rsh应有较大影响.经典理论表明,影响n的主要散射机制包括晶格散射和杂质散射.对于电离杂质较多的半导体,低温时晶格原子的热振动动能较低,对载流子的散射作用较弱,杂质散射(库伦力作用)效应起主要作用;而在高温时,载流子热运动速度加快,在杂质原子附近停留时间变短,杂质散射作用减弱,而晶格原子的热振动剧烈,因此晶格散射作用更显著.在本文的温度范围内,影响n的主要散射机构应为晶格散射,Rsh满足以下关系[8]:0shsh0,TRRT(2)式中,Rsh0是Rsh在T0=300K下的值(406/),是幂指数.式(2)可变换为shln(1R)lnT,(3)式中,为常数.晶格散射机制占主导时,ln(1/Rsh)与lnT应呈线性关系,斜率为.图3(b)给出了实验获得的ln(1/Rsh)-lnT关系及其拟合结果,可以看出,它们遵循很好的线性关系.拟合得到=2.56,明显小于已报道的蓝宝石衬底器件的1.57[6],表明硅衬底上的Rsh有更强的温度依赖性.相对于蓝宝石衬底,硅衬底上的GaN外延层具有较大的位错密度[9],对沟道电子迁移率的温度效应有更显著的影响.图4为比接触电阻率sc随温度的变化关系.其中,常温300K下的sc=3.40×104cm2,接近于Kim等人[6]在InAlN/GaN体系中得到的最低sc(5.2810–4cm2).结果表明,温度从300K升至523K的过程中,sc呈现先增大后减?
本文编号：3423778
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3423778.html
