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III-V族氮化物GaN基半导体近年来成为研究的热点,并在半导体发光,光探测器件,高温大功率及高速电子器件等领域以及极端环境下得到广泛应用。但由于缺乏与之匹配的合适衬底,生长得到的GaN外延膜中存在较大的应变,这对其薄膜质量以及光电性能均产生直接影响。本文即针对GaN基外延膜中的应变、电学特性以及两者之间的关系进行研究。本文首先对GaN基半导体材料的应用、制备及器件加工工艺等方面的发展现状进行了简单介绍。随后对文中采用的GaN材料的主要研究方法之一—X射线衍射技术进行了简单介绍。文章的重点是利用高分辨X射线衍射技术(HRXRD)、霍尔测试、原子力显微镜AFM等技术手段对材料进行了应变及电学性能方面的表征与分析,主要内容有:1、利用HRXRD、霍尔测试及AFM技术对分别采用高温AlN(HT-AlN)、低温GaN(LT-GaN)缓冲得到的GaN外延膜,以及Mg原位掺杂得到的p型GaN外延膜进行了薄膜内应变、晶体质量以及电学特性方面的研究。表明了应变可以通过位错形成、取向偏差及表面起伏予以释放。而应变弛豫之后产生的位错等降低了晶格完整性,并对载流子造成散射。2、对Si离子注入及退火n-GaN材料进行了研究,并对样品中Si离子注入造成的晶格损伤、退火以及电学性能等之间的关系进行了分析。表明离子注入对GaN造成晶格损伤,并且,随注入剂量增大,晶格损伤更趋严重;损伤造成的晶格不完整性对载流子散射起主要作用;退火可以有效修复晶格损伤,增大退火温度对提升电学激活率及载流子迁移率有显著效果。3、利用HRXRD及AFM等技术对以超晶格AlGaN/AlN为缓冲结构的AlGaN及GaN外延膜进行了薄膜应力及倒易空间应力梯度分析,并对元素组分、超晶格结构参数进行了测量。表明了超晶格结构可以有效地对应变进行调节,并对位错具有隔离作用,更多周期数的超晶格结构更有利于提高AlGaN外延膜的质量。