InAlN/InGaN/（Al）GaN双异质结材料生长与特性研究
发布时间：2022-01-11 10:10
Ⅲ-Ⅴ族氮化物半导体材料及2DEG具有优越的电学性能,使得GaN基高电子迁移率晶体管在抗击穿、耐高温及微波功率器件应用方面极具潜力。AlGaN/GaN异质结是目前研究及应用最为广泛的氮化物异质结构,基于AlGaN/GaN异质结的研究已有大量可观成果。但是,随着对Ⅲ-Ⅴ族氮化物异质结器件潜力的进一步挖掘,AlGaN/GaN异质结构已逐渐不能满足需求,一些不足阻碍了其广泛应用,体现在以下几方面：1、为进一步提升频率性能,要求器件尺寸按比例缩小,因而AlGaN/GaN异质结势垒层厚度要随之降低以抑制短沟道效应,但是随着势垒层厚度减小,2DEG面密度急剧下降,将退化输运性能;2、常规AlGaN/GaN异质结HEMTs器件中2DEG在高温高压情况下易溢出沟道进入缓冲层,引起迁移率下降及可靠性问题。前者可通过槽栅工艺或将AlGaN势垒材料替换为薄势垒材料得到改善；后者可通过在异质结构中采用背势垒即双异质结构来增强2DEG限域性。对于常规GaN沟道双异质结构而言,AlGaN或InGaN常被用做背势垒材料,它们可以通过提升2DEG沟道下方GaN缓冲层导带高度来提高2DEG限域性；另一种实现双异质结构的...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＩＩＩ－Ｖ族氮化物半导体材料禁带宽度与ａ轴晶格常数对应关系??
与传统光学思微镜和电子逼微镜均不同，ＡＦＭ的成像利用之间原子的相互作用力。如图２．２所示为ＡＦＭ工作原理示意，另一端装有用来在样品表面进行光栅扫描的探针，扫描时探对步进马达的控制进行调整。探针扫描开始之后，针尖与样品
生长时所需要的生长条件也有很大不同，且两者在构成合金时存在非常大的混溶间??隙，使得Ｉｎ元素在ＩｎＧａＮ材料中溶解度很低，所Ｗ，生长组分均匀、结晶质量高的??ＩｎＧａＮ?Ｈ元合金所面临的困难很大。图３．１给出了?Ａ１Ｎ、ＧａＮ和ＩｎＮ?Ｈ种材料平衡??化蒸汽拒随温度变化曲线Ｗ及它们的溶点温度ｔａｉｌ。Ｓｉｎｇｈ等人计算了?ＩｎＮ￣＜｝ａＮ材料??系统的临界混溶温度ｆｓｓｉ，计算结果表明ＩｎＮ－ＧａＮ系统的临界混溶温度高达２４５７?Ｋ，??已超过ＩｎＮ的烙点温度，也就是说，在理论上ＩｎＮ与ＧａＮ按任意配比形成ＩｎＧａＮ合??金几乎是不可能的。从图中还可Ｗ清楚地看到，在通常ＭＯＣＶＤ方法外延ＧａＮ采用??的温度附近（１０００?°Ｃ），ＩｎＮ材料平衡Ｎ２蒸气压极高，甚至比ＧａＮ高Ｈ个量级，也就??是说，如果在生长ＧａＮ的温度下生长Ｉｎ（Ｇａ）Ｎ几乎是不可能的，因为装各能承受如??此高气压的反应腔并不现实，因此虹ＧａＮ生长只能在较低温度下进行Ｗ防止分解。??但是，低生长温度虽然能提高Ｉｎ的结合效率，却并不利于ＧａＮ材料的外延生长，必??须Ｗ牺牲材料结晶质量为代价；同时
【参考文献】：
期刊论文
[1]GaAs PHEMT材料电子迁移率的非接触测试[J]. 张培凤,崔琦. 半导体技术. 2014(06)
[2]MOCVD脉冲生长对InGaN太阳能电池材料的影响[J]. 贾文博,李培咸,周小伟,杨扬. 电子科技. 2013(01)
[3]Improving InGaN-LED performance by optimizing the patterned sapphire substrate shape[J]. 黄小辉,刘建平,范亚明,孔俊杰,杨辉,王怀兵. Chinese Physics B. 2012(03)
[4]Different temperature dependence of carrier transport properties between AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN and AlxGa1-xN/GaN heterostructures[J]. 宋杰,许福军,黄呈橙,林芳,王新强,杨志坚,沈波. Chinese Physics B. 2011(05)
[5]非接触测量半导体晶片电参数的各种方法[J]. 古川静二郎,王善慈. 微电子学. 1982(05)
博士论文
[1]氮化镓基HEMT器件高场退化效应与热学问题研究[D]. 杨丽媛.西安电子科技大学 2013
[2]新型氮化物InAlN半导体异质结构与HEMT器件研究[D]. 薛军帅.西安电子科技大学 2013
[3]基于高温AIN成核层的GaN基异质结构材料生长研究[D]. 段焕涛.西安电子科技大学 2011
[4]极性宽禁带半导体微结构与新效应研究[D]. 高志远.西安电子科技大学 2010
[5]高性能氮化物半导体MOS-HEMT器件研究[D]. 杨凌.西安电子科技大学 2011
[6]高K栅介质AlGaN/GaN MOS-HEMT器件研究[D]. 岳远征.西安电子科技大学 2009
[7]AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制与特性分析[D]. 王冲.西安电子科技大学 2006
硕士论文
[1]GaN蓝光LED生长特性研究[D]. 冯林军.北京交通大学 2012
[2]高电子迁移率GaN基双异质结材料与器件研究[D]. 马俊彩.西安电子科技大学 2012
[3]GaN基双异质结构研究[D]. 史林玉.西安电子科技大学 2011
[4]AlGaN/GaN异质结构的变温电学特性[D]. 张忠芬.西安电子科技大学 2010
[5]GaN基欧姆接触及AlGaN/GaN HEMT器件研究[D]. 陆珏.西安电子科技大学 2007
本文编号：3582601
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＩＩＩ－Ｖ族氮化物半导体材料禁带宽度与ａ轴晶格常数对应关系??
与传统光学思微镜和电子逼微镜均不同，ＡＦＭ的成像利用之间原子的相互作用力。如图２．２所示为ＡＦＭ工作原理示意，另一端装有用来在样品表面进行光栅扫描的探针，扫描时探对步进马达的控制进行调整。探针扫描开始之后，针尖与样品
生长时所需要的生长条件也有很大不同，且两者在构成合金时存在非常大的混溶间??隙，使得Ｉｎ元素在ＩｎＧａＮ材料中溶解度很低，所Ｗ，生长组分均匀、结晶质量高的??ＩｎＧａＮ?Ｈ元合金所面临的困难很大。图３．１给出了?Ａ１Ｎ、ＧａＮ和ＩｎＮ?Ｈ种材料平衡??化蒸汽拒随温度变化曲线Ｗ及它们的溶点温度ｔａｉｌ。Ｓｉｎｇｈ等人计算了?ＩｎＮ￣＜｝ａＮ材料??系统的临界混溶温度ｆｓｓｉ，计算结果表明ＩｎＮ－ＧａＮ系统的临界混溶温度高达２４５７?Ｋ，??已超过ＩｎＮ的烙点温度，也就是说，在理论上ＩｎＮ与ＧａＮ按任意配比形成ＩｎＧａＮ合??金几乎是不可能的。从图中还可Ｗ清楚地看到，在通常ＭＯＣＶＤ方法外延ＧａＮ采用??的温度附近（１０００?°Ｃ），ＩｎＮ材料平衡Ｎ２蒸气压极高，甚至比ＧａＮ高Ｈ个量级，也就??是说，如果在生长ＧａＮ的温度下生长Ｉｎ（Ｇａ）Ｎ几乎是不可能的，因为装各能承受如??此高气压的反应腔并不现实，因此虹ＧａＮ生长只能在较低温度下进行Ｗ防止分解。??但是，低生长温度虽然能提高Ｉｎ的结合效率，却并不利于ＧａＮ材料的外延生长，必??须Ｗ牺牲材料结晶质量为代价；同时
【参考文献】：
期刊论文
[1]GaAs PHEMT材料电子迁移率的非接触测试[J]. 张培凤,崔琦. 半导体技术. 2014(06)
[2]MOCVD脉冲生长对InGaN太阳能电池材料的影响[J]. 贾文博,李培咸,周小伟,杨扬. 电子科技. 2013(01)
[3]Improving InGaN-LED performance by optimizing the patterned sapphire substrate shape[J]. 黄小辉,刘建平,范亚明,孔俊杰,杨辉,王怀兵. Chinese Physics B. 2012(03)
[4]Different temperature dependence of carrier transport properties between AlxGa1-xN/InyGa1-yN/GaN and AlxGa1-xN/GaN heterostructures[J]. 宋杰,许福军,黄呈橙,林芳,王新强,杨志坚,沈波. Chinese Physics B. 2011(05)
[5]非接触测量半导体晶片电参数的各种方法[J]. 古川静二郎,王善慈. 微电子学. 1982(05)
博士论文
[1]氮化镓基HEMT器件高场退化效应与热学问题研究[D]. 杨丽媛.西安电子科技大学 2013
[2]新型氮化物InAlN半导体异质结构与HEMT器件研究[D]. 薛军帅.西安电子科技大学 2013
[3]基于高温AIN成核层的GaN基异质结构材料生长研究[D]. 段焕涛.西安电子科技大学 2011
[4]极性宽禁带半导体微结构与新效应研究[D]. 高志远.西安电子科技大学 2010
[5]高性能氮化物半导体MOS-HEMT器件研究[D]. 杨凌.西安电子科技大学 2011
[6]高K栅介质AlGaN/GaN MOS-HEMT器件研究[D]. 岳远征.西安电子科技大学 2009
[7]AlGaN/GaN异质结高电子迁移率晶体管的研制与特性分析[D]. 王冲.西安电子科技大学 2006
硕士论文
[1]GaN蓝光LED生长特性研究[D]. 冯林军.北京交通大学 2012
[2]高电子迁移率GaN基双异质结材料与器件研究[D]. 马俊彩.西安电子科技大学 2012
[3]GaN基双异质结构研究[D]. 史林玉.西安电子科技大学 2011
[4]AlGaN/GaN异质结构的变温电学特性[D]. 张忠芬.西安电子科技大学 2010
[5]GaN基欧姆接触及AlGaN/GaN HEMT器件研究[D]. 陆珏.西安电子科技大学 2007
本文编号：3582601
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