分子束外延生長InP基贗配高電子遷移率晶體管外延材料.pdf

1、InP是一種優(yōu)良的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料，它廣泛應用于微波毫米波器件領域。高電子遷移率晶體管(HEMT)是基于異質結調制摻雜發(fā)展起來的一種高頻高速半導體器件。InPPHEMT的高頻、低噪聲性能十分優(yōu)越，但是功率性能有待于進一步提高。電子遷移率(μn)和二維電子氣(2-DEG)面密度(ns)是影響InPPHEMT器件功率性能的兩個重要因素。因此，研究影響μn和ns的主要因素對制備高μn×ns參數值的InPPHEMT外延材料具有十分重要的

2、意義。 本論文研究了單側摻雜和雙側摻雜、隔離層(spacer)厚度、溝道In組分和不同溝道量子阱結構對μn和ns的影響。我們用分子束外延(MBE)技術制備了樣品，用原子力顯微鏡(AFM)、霍爾(Hall)、電化學C-V、光熒光測試系統(tǒng)、X射線雙晶衍射等測試方法對樣品進行了測試。 通過大量實驗，我們發(fā)現如下結論： 1、室溫和77K下，雙側摻雜樣品的ns比單側摻雜樣品都高出約50％，而單側摻雜樣品的μn比雙側摻雜樣品

3、分別高出約12％，29％。說明雙側摻雜結構提高了ns，但是增加了電離雜質散射和界面粗糙度散射，降低了μn。 2、Spacer層厚度對μn和ns的影響是相反的。Spacer層越厚，自由電子向溝道內的轉移率越低，導致ns降低，但是同時減小了電離雜質散射，使得μn上升。溝道上側和下側Spacer層厚度分別為55A、50A時，μn×ns值最好。 3、溝道In組分對提高μn和ns有一定的作用，但是如果In組分過大，反而會影響生長質

4、量，造成μn和ns下降。單側摻雜和雙側摻雜樣品都在溝道In組分為65％時，μn×ns值最好。 4、室溫和77K下，方形量子阱樣品的μn×ns值最好，而V形和雙方形量子阱結構樣品的ns大于方形量子阱樣品，但是μn較低，μn×ns參數不如方形樣品。 在以上研究的基礎上，用MBE技術制備出高μn×ns參數值的單側摻雜和雙側摻雜InPPHEMT外延材料。室溫和77K下，單側摻雜樣品的μn×ns分別達到3.43×1016/V·s、