AlGaN-GaN異質(zhì)結(jié)的C-V特性研究.pdf

1、近年來,作為第三代半導(dǎo)體的代表,氮化鎵(GaN)因廣闊的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。商業(yè)化GaN基藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)和激光器(LD)的出現(xiàn),吸引了更多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)轉(zhuǎn)向GaN基半導(dǎo)體器件的研發(fā)和生產(chǎn)上。其中,AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)基HEMT是新型的微波功率器件,與傳統(tǒng)的微波功率器件相比,更適應(yīng)于高溫環(huán)境,更能滿足高頻、高電壓和大功率的需要,將是下一代無線通信系統(tǒng)功率放大器的核心元件。
　　而高性能的器件是以高質(zhì)量的材料為基礎(chǔ)的。雖

2、然在藍(lán)寶石和碳化硅襯底上成功生長出了高質(zhì)量的GaN基外延層,并且實現(xiàn)了LED等光電子器件的商業(yè)化,但是在選取合適的襯底材料上仍然存在著諸多困難。比如,在Si襯底上直接生長GaN基外延層會出現(xiàn)裂紋;很難生長厚度超過1.5mmGaN基外延層;生長AlGaN/GaN HEMT必須要求GaN基外延層厚度在2mm-2.5mm之間,但是在硅襯底上很難生長這么厚GaN基外延層,而且AlGaN/GaN的二維電子氣與壘層厚度及Al組份的關(guān)系不是很清楚,本

3、論文針對這些問題做了相關(guān)研究,主要研究如下:
　　1、為了解決裂紋問題,在Si(111)襯底上插入 AlN緩沖層,探討了AlN緩沖層生長的溫度和厚度對GaN外延層的影響。1)研究了低溫(800℃)AlN緩沖層生長的厚度對外延層的影響。通過對樣品進(jìn)行HR-XRD、AFM等表征發(fā)現(xiàn),LT-AlN緩沖層的厚度為30nm時,對應(yīng)晶體質(zhì)量最高的GaN外延層樣品。2)研究了高溫(~1060℃)AlN緩沖層的厚度對GaN外延層的影響,結(jié)果表明最

4、好的GaN外延層樣品對應(yīng)HT-AlN緩沖層的厚度為300nm。
　　2、為實現(xiàn)在2英寸的Si(111)襯底上外延生長出厚度超過1.5mm無裂紋的高質(zhì)量GaN外延層,除了生長AlN緩沖層外,引入三層LT-AlN中間內(nèi)插層來消除應(yīng)力,減少位錯。
　　3、為了研究異質(zhì)界面的2DEG與AlGaN壘層的厚度和Al組分等參數(shù)的關(guān)系,在藍(lán)寶石上生長AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié),為提高2DEG的面密度,在異質(zhì)結(jié)界面處引入很薄的一層AlN阻擋層,