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1、AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料禁帶寬度大,極化作用強(qiáng),載流子濃度高,遷移率大,擊穿電場(chǎng)強(qiáng),使得其在高頻大功率、高壓以及高溫器件方面具有廣闊的應(yīng)用前景。為了提高器件的性能,需要降低AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方阻,通過(guò)增加AlGaN層的Al組分可以達(dá)到這一目的。然而,隨著AlGaN層Al組分的增加,AlGaN層與緩沖層的失配應(yīng)力增加,AlGaN層的結(jié)晶質(zhì)量降低,從而使得2DEG遷移率降低,導(dǎo)致異質(zhì)結(jié)構(gòu)方阻增加。為了解決這一問(wèn)題,本文采用A
2、lN/GaN數(shù)字合金勢(shì)壘來(lái)替代傳統(tǒng)AlGaN勢(shì)壘,形成AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié),研究結(jié)果如下:
1.研究了數(shù)字合金勢(shì)壘生長(zhǎng)過(guò)程金屬源流速對(duì)數(shù)字合金勢(shì)壘異質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。隨著金屬源流速的降低,數(shù)字合金勢(shì)壘層中GaN和AlN的生長(zhǎng)速率降低,GaN的生長(zhǎng)速率降低更明顯,勢(shì)壘層等效Al組分逐漸升高,勢(shì)壘層表面形貌得到改善。當(dāng)生長(zhǎng)速率太低時(shí),勢(shì)壘層生長(zhǎng)從數(shù)字合金方式轉(zhuǎn)變?yōu)榛衔锷L(zhǎng)方式,材料表面形貌惡化。
2.研究了勢(shì)壘層生長(zhǎng)溫
3、度對(duì)數(shù)字合金勢(shì)壘異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料特性的影響。隨著數(shù)字合金勢(shì)壘層外延生長(zhǎng)溫度的提高,AlN層的生長(zhǎng)速度明顯降低,而其分解速率很小,基本不受溫度的影響;GaN層生長(zhǎng)速率急劇降低,其分解速率也下降。AlN和GaN的凈生長(zhǎng)速率都隨勢(shì)壘層生長(zhǎng)溫度升高而降低,GaN材料生長(zhǎng)速率下降的幅度更大,勢(shì)壘層的等效Al組分不斷升高,勢(shì)壘層厚度降低。隨著生長(zhǎng)速率的降低,材料的表面形貌得到改善,當(dāng)生長(zhǎng)速度過(guò)低時(shí),數(shù)字合金的生長(zhǎng)方式向化合物生長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變,材料表面形貌惡
4、化。
3.研究了AlN插入層和GaN帽層對(duì)數(shù)字合金勢(shì)壘異質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,引入插入層和帽層以后,勢(shì)壘層結(jié)晶質(zhì)量提高,2DEG的面密度從0.86×1013cm-2提高到0.96×1013cm-2,遷移率從1628cm2/Vs增加到1977cm2/Vs,方阻值從460Ω/□下降到339Ω/□,材料的表面形貌也得到改善,表面粗糙度從0.246nm下降到0.181 nm,表面起伏Max-Min也從5.318 nm降低到2.953 nm。<
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