AlN-GaN數(shù)字合金勢(shì)壘類(lèi)AlGaN-GaN異質(zhì)結(jié)研究.pdf

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。<