AlGaN-GaN異質結的C-V特性研究.pdf

1、近年來,作為第三代半導體的代表,氮化鎵(GaN)因廣闊的應用前景而備受關注。商業(yè)化GaN基藍光發(fā)光二極管(LED)和激光器(LD)的出現,吸引了更多科研機構和企業(yè)轉向GaN基半導體器件的研發(fā)和生產上。其中,AlGaN/GaN異質結基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量的材料為基礎的。雖

2、然在藍寶石和碳化硅襯底上成功生長出了高質量的GaN基外延層,并且實現了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組份的關系不是很清楚,本

3、論文針對這些問題做了相關研究,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。通過對樣品進行HR-XRD、AFM等表征發(fā)現,LT-AlN緩沖層的厚度為30nm時,對應晶體質量最高的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,結果表明最

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