分子束外延生长AlGaN/GaN异质结与性能表征

发布时间：2024-12-19 02:20

　　以GaN为代表的第三代半导体材料在高频高压领域的应用远优于第一代和第二代半导体。而且由于自发极化和压电极化效应,第三代半导体材料在AlGaN/GaN异质结界面会形成高浓度二维电子气,在高电子迁移率晶体管HEMT器件方面有非常大的应用前景。常见异质结外延手段有MOCVD、MBE和HVPE三种方法,其中MBE相对于其他两种外延手段外延精度更高,温度更低,适合于生长超薄外延层。本文通过MBE外延蓝宝石基AlGaN/GaN异质结,主要研究成果如下:1.蓝宝石基AlGaN/GaN异质结结构包括GaN缓冲层、AlN插入层、AlGaN势垒层和GaN盖帽层。MBE外延势垒层时Ga源束流保持不变,通过控制Al源束流来控制势垒层组分,发现势垒层组分在0.247时异质结表现出二维电子气效应,室温(300K)最高迁移率为1020cm2/Vs。MBE外延插入层时通过控制插入层生长时间来控制插入层厚度,当插入层厚度在1.19nm时异质结二维电子气输运特性最好,低温迁移率最高为3836cm2/Vs。2.优化势垒层组分及插入层厚度等条件后的样品表征结果如下:(1)异质结势垒层精确组分为0.242。(2)材料表面粗糙度为...

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图１．１两种亚稳态结构：（ａ）纤锌矿结构；（ｂ）闪锌矿结构；（ｃ）二维电子气极化效应??

?２??１．２二维电子气原理??ＧａＮ半导体材料具有亚稳态的纤锌矿结构和闪锌矿结构，如图１．１?（ａ）和（ｂ）??所示。ＡｌＧａＮ／ＧａＮ异质结中ＧａＮ与ＡｌＧａＮ因晶格常数不匹配出现外加应力影??响导致的压电极化效应，同时两种亚稳态结构由于晶体非对称结构导致的自身正??负电荷中....

图１．?２⑷ＨＥＭＴ器件结构图；（ｂ）异质结二维电子气能带关系阁；（ｃ）?ＨＥＭＴ器件输出曲??线；（ｄ）ＨＥＭＴ器件转移丨１１｜线??

高电子迁移率晶体管是基于二维电子气形成的导电沟道，器件源漏２极调控??导电沟道中电子输出电流，栅极利用栅压耗尽沟道电子控制源漏２极幵闭，ＨＥＭＴ??器件结构图及二维电子气能带关系如图１．２?（ａ）和（ｂ＞所示。通过输出曲线和转移??曲线可以直观推断器件直流性能参数，如图１．２（ｃ....

图２．３样品表面清洗前后：（ａ）清洗前；（ｂ）｝Ｙｉ？洗Ａｆ??

离子发生器功率不变的情况下，关闭Ａ１源挡板，等候５秒钟后，通入Ｇａ源束??流流量为５．６３ｘｌ〇＿８Ｔｏｒｒ，保持以上稳定状态生长ＧａＮ盖帽层１分钟时间。??图２．２样品表面附着的Ｇａ球??外延结束后取出异质结外延片，会发现样片表面会附着Ｇａ球，如图２．２所??示。表面附着的Ｇａ....

图２．２样品表面附着的Ｇａ球??

流流量为５．６３ｘｌ〇＿８Ｔｏｒｒ，保持以上稳定状态生长ＧａＮ盖帽层１分钟时间。??图２．２样品表面附着的Ｇａ球??外延结束后取出异质结外延片，会发现样片表面会附着Ｇａ球，如图２．２所??示。表面附着的Ｇａ球和衬底背面沉积的金属钛（Ｔｉ）会使得样品测试出现较大误??差，所以本文将....

本文编号：4017500