AlGaN/GaN HEMT生物传感器表面羟基化的研究

发布时间：2023-05-19 03:09

　　III族氮化物表现出很强的自发极化与压电极化效应,在它们的异质结界面处极化诱导二维电子气形成。二维电子气的浓度受到表面的电位的强烈影响,正因为它具有很高的栅极电荷灵敏度,所以基于AlGaN/GaN的高电子迁移率晶体管(HEMT)在作为生物传感器方面极具前景。通过对AlGaN/GaN表面改性可以很好地提高传感器栅极区域的生物相容性,进而提高生物传感器的性能。而亲水性表面的获得对于传感器栅区的生物相容性的提高至关重要。羟基可以提高传感器表面的亲水性,本文主要针对AlGaN/GaN HEMT栅区表面羟基的修饰、表征,以及通过第一性原理计算的方法对传感器表面羟基的吸附特性,表面羟基的覆盖度等进行了详细地研究。本文选取纤锌矿结构的GaN(0001)表面作为研究对象进行研究,主要研究内容如下:首先,针对不同温度与时间条件下食人鱼溶液对GaN(0001)表面羟基化进行了对比实验,从水滴的静态接触角和原子力显微镜表面形貌图来进行分析,试图找到使表面羟基化效果最好的处理温度与时间,为生物传感器制作过程中表面羟基化地处理提供成熟的工艺条件。随后,我们通过对比实验深入研究了食人鱼溶液对GaN(0001)表面...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 AlGaN/GaN异质结材料概述
    1.2 生物传感器概述
        1.2.1 生物传感器原理及分类
        1.2.2 基于半导体材料的生物传感器
        1.2.3 AlGaN/GaN生物传感器
    1.3 本课题的设想和研究内容
2 理论计算和实验方法
    2.1 密度泛函理论
    2.2 能带的计算方法
        2.2.1 平面波法
        2.2.2 紧束缚近似法
        2.2.3 正交化平面波法
        2.2.4 赝势法
    2.3 本论文涉及的计算软件及计算方法
    2.4 接触角测试原理及方法
    2.5 原子力显微镜
    2.6 X射线光电子能谱
3 GaN表面的羟基化处理
    3.1 引言
    3.2 GaN表面羟基化的处理
        3.2.1 不同条件下通过SPM溶液对Ga N样片进行前期处理
        3.2.2 GaN样品表面羟基化的XPS研究
        3.2.3 Ga N表面亲水性与表面能的关系
    3.3 本章小结
4 GaN表面的羟基吸附的密度泛函理论计算与分析
    4.1 引言
    4.2 计算方法
        4.2.1 GaN体材料的模型结构
        4.2.2 GaN(0001)表面的模型结构
        4.2.3 GaN(0001)表面羟基吸附模型
        4.2.4 羟基在GaN(0001)表面吸附的覆盖率依赖性
        4.2.5 不同覆盖率的羟基吸附在GaN(0001)表面的相图研究
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3819535