ALGaN-ALN-GaN異質(zhì)結(jié)二維電子氣的磁輸運(yùn)特性研究.pdf

1、寬禁帶半導(dǎo)體中,GaN具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、電子飽和漂移速度高等特點(diǎn),其在高溫以及微波功率器件制造方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。在Ⅲ族氮化物材料體系中,AlGaN／GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)是典型的高導(dǎo)帶階躍、強(qiáng)極化電場(chǎng)低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體系,在AlGaN／GaN異質(zhì)界面插入薄層AlN形成的AlGaN／AlN／GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)更優(yōu)于常規(guī)的AlGaN／GaN異質(zhì)結(jié),所以對(duì)AlGaN／AlN／GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)中2DEG的輸運(yùn)性質(zhì)以及散射機(jī)制的研究對(duì)豐

2、富和發(fā)展半導(dǎo)體低維物理學(xué)有重要的科學(xué)意義。
　　 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)二維電子氣的磁阻SdH振蕩是由電子的量子效應(yīng)引起的,反映朗道能級(jí)態(tài)密度在費(fèi)米面處的變化。通過(guò)磁輸運(yùn)測(cè)量來(lái)研究二維電子氣的磁阻振蕩,可以獲得豐富的材料電學(xué)特性以及電子的子帶性質(zhì)。
　　 本論文采用碳化硅襯底,利用MOCVD生長(zhǎng)技術(shù)制備出高質(zhì)量的Al0.30Ga0.70N／AlN／GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu),采用Steppper光刻方式對(duì)其進(jìn)行光刻,制成霍爾橋樣品。采用電子束

3、蒸發(fā)的方法在樣品表面蒸發(fā)Ti／Al／Ni／hu金屬,然后退火合金,形成歐姆接觸,引線采用金絲鍥焊方式連接到封裝管殼的管腳。利用低頻鎖相放大技術(shù)測(cè)量了樣品的磁阻和霍爾電阻,系統(tǒng)地研究了Al0.30Ga0.70N／AlN／GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的磁輸運(yùn)性質(zhì)。
　　 首先對(duì)Al0.30Ga0.70N／AlN／GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行變溫霍爾測(cè)量,得到在AlN／GaN界面處有二維電子氣存在且遷移率和濃度在2 K溫度時(shí)分別達(dá)到了1.32×1013cm-

4、2和11237cm2／Vs且在測(cè)量溫度范圍內(nèi)二維電子氣的濃度基本不變。通過(guò)變磁場(chǎng)霍爾測(cè)量發(fā)現(xiàn)只有一種載流子參與導(dǎo)電。
　　 在2K溫度下,觀察到量子霍爾效應(yīng),Shubnikov-de Haas(SdH)振蕩在磁場(chǎng)約為2.3T時(shí)出現(xiàn),證明了此結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)典型的二維電子氣行為。
　　 在4.2K～10K溫度下,通過(guò)對(duì)變溫舒伯尼科夫-德哈斯(SdH)振蕩的測(cè)量和分析,確定了Al0.30Ga0.70N／AlN／GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)中2DE