【摘 要】
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由于价格低廉,在Si衬底上异质外延生长GaN材料来研制电力电子器件具有广阔的发展前景.然而,GaN与Si之间存在高达16.9％的晶格失配和56％的热失配,在Si上生长GaN将面临高难度的技术挑战.本文在4英寸Si衬底上采用Al组分阶变的AlGaN缓冲层生长了AlGaN/GaN/AlGaN双异质结构的HEMT材料,并成功研制出高击穿特性的功率器件.
【机 构】
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南京电子器件研究所,微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室,南京210016
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由于价格低廉,在Si衬底上异质外延生长GaN材料来研制电力电子器件具有广阔的发展前景.然而,GaN与Si之间存在高达16.9％的晶格失配和56％的热失配,在Si上生长GaN将面临高难度的技术挑战.本文在4英寸Si衬底上采用Al组分阶变的AlGaN缓冲层生长了AlGaN/GaN/AlGaN双异质结构的HEMT材料,并成功研制出高击穿特性的功率器件.
其他文献
目前,相对于其他的Ⅲ族氮化物如GaN和AlN来说,人们对InN的研究较少,大多通过MBE来制备.采用MOCVD制备InN材料存在温度问题,InN的分解温度仅为630℃,这就要求InN必须在低温下生长,而作为氮源的NH3分解温度较高,这就产生了矛盾.还有就是衬底问题,异质外延没有晶格相匹配的衬底,蓝宝石与InN的晶格失配率高达25％,如果直接在蓝宝石衬底上生长InN,材料会非常的差.
相比于已经得到大量研究和应用的Ga面GaN外延材料,N面GaN外延材料研究相对较少.然而N面GaN材料因其在低阻欧姆接触、天然背势垒异质结构等方面的独特优势,近年来得到了越来越多的关注.相比于Ga面材料,N面GaN外延材料生长难度更大,材料质量更差.F
Epitaxial integration of wide bandgap semiconductor GaN on silicon has been a dream to both academia and industry for the past decade.GaN-on-Si technology has a great potential in reducing the cost of
众所周知,MOCVD生长系统使用金属有机源作为前驱体,所以C杂质是一种非常重要的非故意掺杂杂质.C杂质在GaN中可以形成多种形态,它既可以代替N的位置充当施主(CN),也可以代替Ga的位置充当受主(C Ga),还可以形成间隙式的C(Ci),甚至可以和其他缺陷或杂质生成络合物1,2,对材料的电学和光学性质产生重要影响.
本文研究了MOCVD生长过程中的各种参数对GaN材料中的C杂质含量的影响.共生长了五个GaN样品,每个样品包括5-6个子层,每个样品样品中从最底层到最顶层阶梯改变一个生长参数,通过二次离子质谱(SIMS)测量C杂质浓度.分别研究了反应室压强、氨气流量、生长温度、镓源流量和载气流量对C杂质并入的影响.
本文从质量输运角度出发研究了MOCVD生长的应变InGaN单层(30nm)的光学质量与其生长速率和温度的关系.在680-740℃温度范围内,随着温度的升高,InGaN的生长从质量输运控制区转向解吸附控制区,如图1插图所示.在质量输运控制区,InGaN合金中InN的组份随着温度的升高保持不变,而在解吸附控制区,InN组份随温度的升高而下降.在InGaN合金中,对不同的Ga源流量(单位SCCM),质量
利用金属有机化学气相沉积异质外延方法获得的氮化镓一般具有较高的位错密度(107～1010cm-2),常规分析认为位错对氮化镓的电学特性,尤其是氮化镓器件的漏电特性具有重要的作用;而一些其他类型的缺陷(比如本文研究的表面大型坑),由于其密度较低,因而常常被忽略.
GaN基分布布拉格反射镜(DBRs)是垂直腔表面发射激光器(VCSELs)和共振腔增强型发光二极管(RCLEDs)的重要组成部分,为此,制备高反射率GaN基DBRs引起了人们的广泛关注[1,2].其中,用于紫外波段的AlGaN/GaN DBRs,在信息存储、生物光催化和医疗诊断等领域具有广阔的应用前景[3].
氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表,广泛应用于蓝、绿光、激光及电子器件.随着GaN外延及器件水平的提高,以AlGaN/GaN异质结构为基础的高电子迁移率晶体管以大功率、耐高温等优点成为研究热点,而高电子迁移率晶体管的基础是关于半绝缘衬底材料的研究[1].
通过自洽求解薛定谔和泊松方程，我们研究了GaN/AlGaN量子阱中和子能带跃迁有关的二阶非线性光学极化率。计算结果表明，由于极化电场的存在，即使传统的单阱结构也能获得较大的二阶非线性光学极化率。而采用阶梯阱复杂结构，不仅能增加势能不对称性，还能有效控制阱中的子能级位置，从而实现双谐振效应，因此极化率得到了显著提高。通过结构参数优化，可以获得高达4×10-6 m/V的二阶非线性光学极化率，相对于传统