论文部分内容阅读
InP是一种优良的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,它广泛应用于微波毫米波器件领域。高电子迁移率晶体管(HEMT)是基于异质结调制掺杂发展起来的一种高频高速半导体器件。InP PHEMT的高频、低噪声性能十分优越,但是功率性能有待于进一步提高。电子迁移率(μn)和二维电子气(2-DEG)面密度(ns)是影响InP PHEMT器件功率性能的两个重要因素。因此,研究影响μn和ns的主要因素对制备高μn×ns参数值的InP PHEMT外延材料具有十分重要的意义。 本论文研究了单侧掺杂和双侧掺杂、隔离层(spacer)厚度、沟道In组分和不同沟道量子阱结构对μn和ns的影响。我们用分子束外延(MBE)技术制备了样品,用原子力显微镜(AFM)、霍尔(Hall)、电化学C—V、光荧光测试系统、X射线双晶衍射等测试方法对样品进行了测试。 通过大量实验,我们发现如下结论: 1、室温和77K下,双侧掺杂样品的ns比单侧掺杂样品都高出约50%,而单侧掺杂样品的μn比双侧掺杂样品分别高出约12%,29%。说明双侧掺杂结构提高了ns,但是增加了电离杂质散射和界面粗糙度散射,降低了μn。 2、Spacer层厚度对μn和ns的影响是相反的。Spacer层越厚,自由电子向沟道内的转移率越低,导致ns降低,但是同时减小了电离杂质散射,使得μn上升。沟道上侧和下侧Spacer层厚度分别为55(?)、50(?)时,μn×ns值最好。 3、沟道In组分对提高μn和ns有一定的作用,但是如果In组分过大,反而会影响生长质量,造成μn和ns下降。单侧掺杂和双侧掺杂样品都在沟道In组分为65%时,μn×ns值最好。 4、室温和77K下,方形量子阱样品的μn×ns值最好,而V形和双方形量子阱结构样品的ns大于方形量子阱样品,但是μn较低,μn×ns参数不如方形样品。 在以上研究的基础上,用MBE技术制备出高μn×n-s参数值的单侧掺杂和双侧掺杂InP PHEMT外延材料。室温和77K下,单侧掺杂样品的μn×ns分别达到3.43×1016/V·s、13.66×1016/V·s,双侧掺杂样品的μn×ns分别达到4.81×1016/V·s、14.93×1016/V·s。