双沟道掺杂及多沟道algangan异质结材料特性研究

《双沟道掺杂及多沟道algangan异质结材料特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、双沟道掺杂及多沟道AlGaN/GaN异质结材料特性研究作者姓名马健军导师姓名、职称张进成教授一级学科电子科学与技术二级学科微电子学与固体电子学申请学位类别工学硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1211122710TN82TN4公开分类号密级西安电子科技大学硕士学位论文双沟道掺杂及多沟道AlGaN/GaN异质结材料特性研究作者姓名：马健军一级学科：电子科学与技术二级学科：微电子学与固体电子学学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：张进成教授提交日期：2014年11月ResearchonSidopeddoublechannelandmulti-channelAlGaN/GaN

2、heterojunctionmaterialpropertiesAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicScienceandTechnologyByMaJianjunSupervisor:Prof.ZhangJinchengNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

3、致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结

4、合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要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。

5、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SiGaN体材料，经过材料表征手段，发现掺杂量级不同18-3时，掺杂效率不同。Si掺杂浓度的量级为10cm时，材料表面形貌随着掺杂浓度的增加而变差，刃位错

6、数量随着掺杂浓度增大而增加，螺位错数量基本不变。18-32对于Si掺杂浓度为5.0×10cm的GaN体材料，5×5μm扫描面积内的粗糙度为9-27-20.390nm，刃位错密度为2.63×10cm，螺位错密度为5.7×10cm。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

7、料的Si掺18-39-2杂浓度为5×10cm，位错密度为1.6164×10cm，材料表面粗糙度RMS为0.210213-2nm，迁移率是1754cm/V·s，载流子面密度为1.25×10cm。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