以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料在高頻高壓領(lǐng)域的應(yīng)用遠(yuǎn)優(yōu)于第一代和第二代半導(dǎo)體。而且由于自發(fā)極化和壓電極化效應(yīng),第三代半導(dǎo)體材料在AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面會(huì)形成高濃度二維電子氣,在高電子遷移率晶體管HEMT器件方面有非常大的應(yīng)用前景。常見(jiàn)異質(zhì)結(jié)外延手段有MOCVD、MBE和HVPE三種方法,其中MBE相對(duì)于其他兩種外延手段外延精度更高,溫度更低,適合于生長(zhǎng)超薄外延層。本文通過(guò)MBE外延藍(lán)寶石基AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié),主要研究成果如下:1.藍(lán)寶石基AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)包括GaN緩沖層、AlN插入層、AlGaN勢(shì)壘層和GaN蓋帽層。MBE外延勢(shì)壘層時(shí)Ga源束流保持不變,通過(guò)控制Al源束流來(lái)控制勢(shì)壘層組分,發(fā)現(xiàn)勢(shì)壘層組分在0.247時(shí)異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出二維電子氣效應(yīng),室溫(300K)最高遷移率為1020cm2/Vs。MBE外延插入層時(shí)通過(guò)控制插入層生長(zhǎng)時(shí)間來(lái)控制插入層厚度,當(dāng)插入層厚度在1.19nm時(shí)異質(zhì)結(jié)二維電子氣輸運(yùn)特性最好,低溫遷移率最高為3836cm2/Vs。2.優(yōu)化勢(shì)壘層組分及插入層厚度等條件后的樣品表征結(jié)果如下:(1)異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘層精確組分為0.242。(2)材料表面粗糙度為...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１兩種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)：（ａ）纖鋅礦結(jié)構(gòu)；（ｂ）閃鋅礦結(jié)構(gòu)；（ｃ）二維電子氣極化效應(yīng)??

?２??１．２二維電子氣原理??ＧａＮ半導(dǎo)體材料具有亞穩(wěn)態(tài)的纖鋅礦結(jié)構(gòu)和閃鋅礦結(jié)構(gòu)，如圖１．１?（ａ）和（ｂ）??所示。ＡｌＧａＮ／ＧａＮ異質(zhì)結(jié)中ＧａＮ與ＡｌＧａＮ因晶格常數(shù)不匹配出現(xiàn)外加應(yīng)力影??響導(dǎo)致的壓電極化效應(yīng)，同時(shí)兩種亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)由于晶體非對(duì)稱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的自身正??負(fù)電荷中....

圖１．?２⑷ＨＥＭＴ器件結(jié)構(gòu)圖；（ｂ）異質(zhì)結(jié)二維電子氣能帶關(guān)系閣；（ｃ）?ＨＥＭＴ器件輸出曲??線；（ｄ）ＨＥＭＴ器件轉(zhuǎn)移丨１１｜線??

高電子遷移率晶體管是基于二維電子氣形成的導(dǎo)電溝道，器件源漏２極調(diào)控??導(dǎo)電溝道中電子輸出電流，柵極利用柵壓耗盡溝道電子控制源漏２極幵閉，ＨＥＭＴ??器件結(jié)構(gòu)圖及二維電子氣能帶關(guān)系如圖１．２?（ａ）和（ｂ＞所示。通過(guò)輸出曲線和轉(zhuǎn)移??曲線可以直觀推斷器件直流性能參數(shù)，如圖１．２（ｃ....

圖２．３樣品表面清洗前后：（ａ）清洗前；（ｂ）｝Ｙｉ？洗Ａｆ??

離子發(fā)生器功率不變的情況下，關(guān)閉Ａ１源擋板，等候５秒鐘后，通入Ｇａ源束??流流量為５．６３ｘｌ〇＿８Ｔｏｒｒ，保持以上穩(wěn)定狀態(tài)生長(zhǎng)ＧａＮ蓋帽層１分鐘時(shí)間。??圖２．２樣品表面附著的Ｇａ球??外延結(jié)束后取出異質(zhì)結(jié)外延片，會(huì)發(fā)現(xiàn)樣片表面會(huì)附著Ｇａ球，如圖２．２所??示。表面附著的Ｇａ....

圖２．２樣品表面附著的Ｇａ球??

流流量為５．６３ｘｌ〇＿８Ｔｏｒｒ，保持以上穩(wěn)定狀態(tài)生長(zhǎng)ＧａＮ蓋帽層１分鐘時(shí)間。??圖２．２樣品表面附著的Ｇａ球??外延結(jié)束后取出異質(zhì)結(jié)外延片，會(huì)發(fā)現(xiàn)樣片表面會(huì)附著Ｇａ球，如圖２．２所??示。表面附著的Ｇａ球和襯底背面沉積的金屬鈦（Ｔｉ）會(huì)使得樣品測(cè)試出現(xiàn)較大誤??差，所以本文將....

本文編號(hào)：4017500