Ⅲ族氮化物及其二维电子气输运特性的研究进展

Ⅲ族氮化物半导体具有宽禁带和直接带隙 ,导带能谷间距大 ,强场输运特性好。Al Ga N/Ga N异质结产生高密度的二维电子气 ,屏蔽了杂质和缺陷的散射 ,改善了低场输运性能。它弥补了宽禁带半导体输运性能差的缺点 ,已研制成大功率的 HFET。利用强场下的速度过冲有望消除阴极端的速度凹坑 ,显著改进器件性能。电子气的强二维性使输运特征依赖于器件结构和工作状态 ,器件设计变为一个剪裁电子状态和输运特性的复杂工程。文中综述了 族氮化物及其二维电子气的输运特性 ,讨论了从输运特性出发 ,优化 HFET性能的问题。     

Ⅲ族氮化物材料

1Ⅲ族氮化物半导体的研究意义 关于Ⅲ族氮化物的研究并不是最近才开始的.由于晶体生长工艺的改进,Ⅲ族氮化物的研究才有了长足的发展.自然界不存在天然的Ⅲ族氮化物晶体,为了制备高质量的单晶,目前普遍采用外延法生长.外延法主要有分子束外延(MBE)、金属有机化学汽相沉积(MOCVD)、氢化物汽相外延(HVPE)等.有了高质量的单晶薄膜,才使相应材料特性的研究及器件的制备成为可能,同时人们对Ⅲ族氮化物也有了进一步的认识.Ⅲ族氮化物优良的特性也越来越引起人们的兴趣.     

Ⅲ族氮化物半导体的进展与展望

由于高亮度蓝光和绿光ＬＥＤ已在很大程度上实现了商用化，因此目前人们对ＧａＮ及其合金的兴趣显显然不仅仅只是好奇而已。     

Ⅲ—Ⅴ族氮化物的研究进展

论述了Ⅲ－Ⅴ族氮化物半导体晶体生长、电导控制与发光器的最新进展，介绍氮化物半导体的研究现状，并讨论实现更高性能氮化物基器件需要解决的问题。     

Ⅲ—Ⅴ族氮化物半导体的进展

９０年代初Ⅲ－Ⅴ族氮化物材料的实和化似乎还很遥远，但是自从蓝光ＧａＮ／ＧａＩｎＮＬＥＤ研制成功之后这个领域发巨变。目前，ＧａＮ成为化合物半导体领域中最热门的课题。在下个十年中，基于ＧａＮ材料的激光器，ＨＶ探测器和大功率高温半导体器件将成为实用产品。     

Ⅲ族氮化物刻蚀技术的研究进展

随着Ⅲ族氮化物半导体材料研究的发展,Ⅲ族氮化物的图形刻蚀技术也得到了广泛研究.对Ⅲ族氮化物的各种刻蚀技术进行了详细总结和对比,包括湿法腐蚀、RIE刻蚀、ICP刻蚀等,并对目前Ⅲ族氮化物刻蚀技术的研究热点进行了较为深刻的分析.     

阴极荧光联合分析系统在Ⅲ族氮化物研究中的应用

利用高性能阴极荧光(CL)联合分析系统对几类典型的Ⅲ族氮化物材料进行测试分析.在光谱研究中,利用CL紫外町见光谱系统,对c面蓝宝石衬底上生长的AlxGa1-xN薄膜进行阴极荧光单色谱测试分析,揭示了CL的激发强度与发光带之间的变化关系.进一步研究了掺Mg的Al0.5Ga0.5N薄膜的带边和杂质能级发光机理.利用CL近红外光谱系统对InN薄膜的阴极发光特性进行了研究,验证了InN实际光学带边E8在0.77eV附近.利用微区分析(CL mapping)系统,可在紫外波段确切地给出材料不同波长的荧光发光区这一特点,对HVPE生长的自支撑GaN衬底进行了SEM和CL微区的对比分析,研究了GaN的位错类型和分布.     

阴极荧光联合分析系统在Ⅲ族氮化物研究中的应用

利用高性能阴极荧光(CL)联合分析系统对几类典型的Ⅲ族氮化物材料进行测试分析.在光谱研究中,利用CL紫外町见光谱系统,对c面蓝宝石衬底上生长的AlxGa1-xN薄膜进行阴极荧光单色谱测试分析,揭示了CL的激发强度与发光带之间的变化关系.进一步研究了掺Mg的Al0.5Ga0.5N薄膜的带边和杂质能级发光机理.利用CL近红外光谱系统对InN薄膜的阴极发光特性进行了研究,验证了InN实际光学带边E8在0.77eV附近.利用微区分析(CL mapping)系统,可在紫外波段确切地给出材料不同波长的荧光发光区这一特点,对HVPE生长的自支撑GaN衬底进行了SEM和CL微区的对比分析,研究了GaN的位错类型和分布.     

Ⅲ族氮化物基发光二极管制造工艺

Ⅲ族氮化物是近年来半导体发光器件研究领域中的热点。由于InN,GaN,AlN及由其组成的连续变化固溶体合金所构成的半导体微结构材料,具有宽禁带宽电子漂移饱和速度高、介电常数小及导热性能好等特点,使其在制作短波长、高亮度的发光器件方面具有极其光明的前景。本文系统介绍了以氮化镓为代表的Ⅲ族氮化物基发光二极管的制造工艺。从工作原理、材料生长、掺杂和欧姆接触等各方面,介绍了各种氮化物二极管的不同器件结构和制造工艺。在介绍国际上最新制造技术的同时,对其发展前景做出了展望。     

基于Ⅲ族氮化物材料的光电子器件技术

1引言 Ⅲ族氮化物具有宽禁带、高击穿电压、异质结通道中高峰值电子漂移速度和高薄层电子浓度等特点,是大功率和高温半导体器件的理想材料.目前可实现的实用器件主要有:紫外探测器、X射线探测器、发光二极管、场效应晶体管、异质结双极晶体管、微波电子器件、高温电子器件等.目前最主要的、应用最广的Ⅲ族氮化物器件是紫外探测器和光发射器件.     

基于Ⅲ族氮化物宽带隙半导体的微显示技术

微显示器是一种很小、可放在眼镜内并通过一个透镜系统来观看的显示器件。它能提供一幅可与21in电视或计算机屏相媲美的虚拟图像。微显示器可以满足那些需要双手自由和高度机动的领域的需要,如计算、娱乐、军事、刑事、消防和医学等。     

MOCVD生长Ⅲ族氮化物镓源的选择

MOCVD是生长Ⅲ族氮化物材料最成功的技术之一.镓源的选择是该技术中重要的一环.详细比较了三甲基镓和三乙基镓两种主要的镓源对生长样品在微结构、表面形态、电学性质和光学性质方面的不同影响,并对造成不同影响的因素提出了自己的见解.     

Ⅲ族氮化物半导体的气相外延生长及其热力学分析（2）

４分子束外延生长（ＭＢＥ）采用ＭＯＶＰＥ工艺可成功地进行各类Ⅲ族氮化物半导体的生长，但它也有某些不足之处。如由于ＭＯＶＰＥ生长温度较高，因此固相析出反应较快，同时由ＮＨ３的裂解所产生的Ｈ２会影响反应过程的进行等。为此，人们又开发了不采用ＮＨ３，而采用...     

Ⅲ族氮化物半导体的气相外延生长及其热力学分析（1）

宽带隙Ⅲ族氮化物半导体材料在新型光电器件中具有潜在应用,它的研究目前已成为材料科学中一个极其活跃的前沿。本文从表面热力学反应的角度出发,着重介绍了ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａ以及ＩｎＡｌＮ等Ⅲ族氮化物材料的气相外延生长。     

Ⅲ族氮化物异质结构:工艺、性质和发光器件

目前信息的光和磁光记录与读出系统是非常重要的产品，它占高速增长的半导体激光市场的五分之一（2000年为60亿美元，增长率为108%）。这部分市场需要辐射波长尽量短的发光器件。CD-ROM装置使用的辐射波长由780 nm过渡至650 nm（DVD-ROM），信息写入密度提高了20倍。进一步减小半导体激光器的波长可使CD记录信息达到150 Gbyte。上述情况决定了对宽带隙化合物、即Ⅲ族氮化物的极大兴趣，因为该系统主要化合物氮化镓的禁带宽度为3.42 eV，它对应紫外光谱区。使用AlGaN和InGaN固溶体可以调节禁带宽度。因此，Ⅲ族氮化物系统能够得到紫…     

Ⅲ族氮化物外延层中的缺陷

采用光荧光和阴极荧光方法 ,对 Ga N外延层中的黄色和蓝色发光进行测量分析 ;同时 ,采用原子力显微镜、扫描电镜及其能谱测量外延层中的缺陷。结果表明 ,黄色和蓝色发光与残留杂质有关。采用第一原理计算结果显示 ,残留 C、O杂质、本征缺陷等是黄色和蓝色的可能物理起源。采用原子力显微镜、扫描电镜、透射电镜及其能谱对 Ga N/Al Ga N异质结中的纳米管进行观测 ,了解了纳米管的形貌。结果表明 ,构成纳米管的小面可能是外延过程中表面吸附引起的 ;计算结果显示 ,纳米管形貌变化与 Ga N/Al Ga N界面处晶格失配应力有关。采用透射电镜观察外延层中沉积物及其周围位错的结构表明 ,沉积物附近应力的存在是位错产生的主要原因     

Ⅲ族氮化物HFET中的电流崩塌和二维电子气

讨论了Ⅲ族氮化物HFET中电流崩塌和沟道内二维电子气特性间的关联,提出了描述产生电流崩塌时电子动态运动的微观模型。栅延迟电流崩塌被归因于栅-漏电极间隙中表面态与其下沟道中的电子交换。异质结极化感应的表面电荷不稳定性和沟道中二维电子气的量子限制特性是决定电流崩塌的两个重要因素。应用这一微观模型解释了实验中观察到的电流崩塌现象。通过适当的异质结构优化设计可望研制出无电流崩塌的Ⅲ族氮化物HFET。     

Ⅲ族氮化物量子点研究进展

综述了Ⅲ族氮化物量子点材料及其器件应用研究现状。主要涉及了GaN,InN和InGaN量子点材料的形貌结构特征、实现工艺方法、外延生长机理、光学特性和器件应用等内容。同时对该领域的未来研究趋势也进行了讨论。