InAl GaN-Al GaN復(fù)合勢(shì)壘層的GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、GaN基半導(dǎo)體在高電子遷移率晶體管 HEM T器件具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，特別是表現(xiàn)出極高的微波功率密度、高效率、寬帶寬等。GaN基HEMT器件通常采用AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠形成高密度和高遷移率的二維電子氣，這是器件優(yōu)越特性的關(guān)鍵。為了進(jìn)一步提高GaN基異質(zhì)結(jié)構(gòu)的二維電子氣特性，InAlN/GaN和InAlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)近年來(lái)開(kāi)始被大家關(guān)注，因其具有比AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)更高的二維電子氣密度。然而由于In原

2、子在生長(zhǎng)中容易形成團(tuán)簇現(xiàn)象，所以導(dǎo)致這兩種含In的GaN基異質(zhì)結(jié)構(gòu)二維電子氣遷移率受到限制，明顯不及AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
　　為了將AlGaN/GaN和InAlGaN/GaN兩種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，本文重點(diǎn)開(kāi)展了InAlGaN/AlGaN復(fù)合勢(shì)壘層的GaN基異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究。本文的主要工作有：
　　1、采用脈沖式PMOCVD生長(zhǎng)方法代替常規(guī)MOCVD生長(zhǎng)方法，通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，PMOCVD生長(zhǎng)得到的InAlGaN/Ga

3、N異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有更好的結(jié)晶質(zhì)量和表面形貌。
　　2、成功生長(zhǎng)出高性能的InAlGaN/AlGaN/GaN復(fù)合勢(shì)壘層的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過(guò)與AlGaN/GaN和InAlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的對(duì)比表明，其中載流子面密度可以提升至1.85×1013cm-2，而電子遷移率和材料方阻分別可達(dá)1900cm2/Vs和205ohm/sq，說(shuō)明InAlGaN/AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有更好的二維電子氣特性。
　　3、發(fā)現(xiàn)并研究了InAlGaN/

4、AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)表面圓形位錯(cuò)坑的形成機(jī)制及其對(duì)材料PL譜的影響機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　4、研究了不同AlGaN層厚度對(duì) InAlGaN/AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光學(xué)和電學(xué)特性的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)AlGaN層厚度增加導(dǎo)致InAlGaN勢(shì)壘層層的張應(yīng)變?cè)龃蟮耐瑫r(shí)，InAlGaN勢(shì)壘層能夠自適應(yīng)地調(diào)節(jié)其組分，從而降低其張應(yīng)變。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，AlGaN層厚度和InAlGaN層中Al組分的變化會(huì)對(duì)二維電子氣密度和電子遷移率造成顯