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GaN等Ⅲ族氮化物由于其较宽的禁带宽度、较高的电子饱和速度以及较高的击穿电场强度等优势,是作为高压、高频器件的首选材料。经过多年的研究,得到的GaN材料的结晶质量越来越好,电学特性也越来越高,并且GaN材料的生长机制及相关理论也越来越健全完善。但是,到目前为止,GaN基材料的器件应用方面主要是AlGaN/GaN单异质结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)。为了获得GaN基器件更高的器件性能指标、更广泛的应用,研究人员一直探索新的器件结构,多沟道结构就是其中之一。与单异质结AlGaN/GaN结构的器件相比,多沟道异质结结构对提高2DEG(二维电子气)、调制2DEG浓度等方面有更好的优势,所以对多沟道的研究有很重要的意义。本文主要对Si掺杂的GaN体材料的生长和材料特性、势垒层掺杂双沟道AlGaN/GaN异质结的生长和材料特性以及多沟道AlGaN/GaN异质结材料特性进行了研究。主要进行的工作及研究成果包括:1、用西安电子科技大学自主研制的MOCVD(金属氧化物化学气相淀积)320系统生长了不同浓度的掺Si GaN体材料,经过材料表征手段,发现掺杂量级不同时,掺杂效率不同。Si掺杂浓度的量级为1018cm-3时,材料表面形貌随着掺杂浓度的增加而变差,刃位错数量随着掺杂浓度增大而增加,螺位错数量基本不变。对于Si掺杂浓度为5.0×1018cm-3的GaN体材料,5×5μm2扫描面积内的粗糙度为0.390nm,刃位错密度为2.63×109cm-2,螺位错密度为5.7×107cm-2。掺Si会使GaN的晶格常数c变小至无应力GaN晶格常数c,使GaN受到的双轴压应力逐渐变小。2、在蓝宝石衬底上生长了下势垒层不同Si掺杂浓度的双沟道AlGaN/GaN异质结,发现随着掺杂浓度的增大,螺位错的密度先增加再减小。掺杂会使上下两个势垒层的应力发生改变,对两个沟道的2DEG有重新分配的作用。而且掺杂会使下异质结的载流子限域性更好,得到更高的迁移率。得到的最好的材料的Si掺杂浓度为5×1018cm-3,位错密度为1.6164×109cm-2,材料表面粗糙度RMS为0.210nm,迁移率是1754cm2/V·s,载流子面密度为1.25×1013cm-2。3、生长了无AlN插入层、Al组分突变的十沟道AlGaN/GaN异质结,发现多沟道结构的沟道层数越多,材料表面形貌越好。十沟道AlGaN/GaN异质结材料的XRD扫描曲线中卫星峰的出现说明材料结晶质量较好,但是随着沟道层数的增加,材料的电学特性变坏,可能的原因是多沟道结构的界面粗糙度大和弛豫不均匀。与双沟道AlGaN/GaN异质结势垒层掺杂的效果相似,多沟道对处于不同位置的势垒层应变程度有影响。通过TEM分析了多沟道AlGaN/GaN异质结对穿透位错的影响,发现AlGaN/GaN异质结可以改变与其不垂直的螺位错和刃位错的延伸方向;对于垂直于AlGaN/GaN异质结的刃位错,多沟道结构可以使其逐渐湮灭,解释了多沟道的沟道层数越多,材料表面形貌越好这一现象。总之,双沟道AlGaN/GaN异质结构可以通过下势垒层掺杂来重新调制分配两个沟道的2DEG,提高下异质结的载流子限域性,得到更高的迁移率,获得更好的电学特性。多沟道对处于不同位置的势垒层应变程度有影响。分析发现多沟道AlGaN/GaN异质结构对于非垂直于AlGaN/GaN异质结的刃位错和螺位错,可以改变它们的延伸方向;垂直于AlGaN/GaN异质结的刃位错,多沟道结构可以使其逐渐消失。