用原子力显微镜和扫描电镜研究GaN外延层中的位错腐蚀坑

用原子力显微镜和扫描电镜相结合的方法表征了KOH腐蚀后的Si掺杂GaN外延层中的位错腐蚀坑.根据腐蚀坑的不同形状和在表面的特定位置可将其分成三种类型,它们的起源可由一个关于腐蚀机制的模型加以解释.纯螺位错易于沿着由它结束的表面阶梯被腐蚀,形成一个小的Ga极性面以阻止进一步的纵向腐蚀,因而其腐蚀坑是位于两个表面阶梯交结处的截底倒六棱椎.纯刃位错易于沿位错线被腐蚀,因而其腐蚀坑是沿着表面阶梯分布的尖底倒六棱椎.极性在GaN的腐蚀过程中起了重要作用.     

MOCVD生长的[ 1-102]r面蓝宝石衬底上的[11-20 ]a面GaN表面形貌研究

用原子力显微镜和高分辨XRD分析了生长在r面蓝宝石上的a面GaN,a面是无极性的,和c面的最大不同就是无极化电荷,以及由于极化引起的导带弯曲。分别采用高温AlN和低温GaN作为缓冲层生长a面GaN, 用高温AlN作为缓冲层的a面GaN出现了三角坑的表面形貌,而用低温GaN作为缓冲层则出现了褶皱的形貌。对不同缓冲层a面GaN的缺陷形成原因进行了讨论,并且确定了三角坑和褶皱条纹的晶向。     

(11-02)r面蓝宝石生长的(112-0)a面氮化镓研究

自发极化和压电极化是氮化镓制作光电器件没有解决的问题,对非极性GaN材料的研究解决了极化现象．采用低温AlN作为缓冲层,在(11-02)r面蓝宝石和(0001)c面蓝宝石上分别生长了(112-0)非极性a面和(0001)极性c面GaN,用原子力显微镜和高分辨X射线衍射、光致发光谱比较了生长在r面蓝宝石上的a面GaN和c面蓝宝石上的c面GaN,a面GaN材料质量和c面GaN相差较大,在a面GaN上发现了三角坑的表面形貌,这和传统的c面生长的极性GaN截然不同．对a面GaN的缺陷形成原因进行了讨论,并且确定了三角坑缺陷的晶向．     

含有Al组分阶变AlGaN过渡层的Si基AlGaN/GaN HEMT

采用一个AlN缓冲层和两个Al组分阶变的AlGaN过渡层作为中间层,在76.2mm Si衬底上外延生长出1.7μm厚无裂纹AlGaN/GaN异质结材料,利用原子力显微镜、X射线衍射、Hall效应测量和CV测量等手段对材料的结构特性和电学性能进行了表征。材料表面平整光滑,晶体质量和电学性能良好,2DEG面密度为1.12×1013cm-2,迁移率为1 208cm2/(V.s)。由该材料研制的栅长为1μm的AlGaN/GaN HEMT器件,电流增益截止频率fT达到10.4GHz,这些结果表明组分阶变AlGaN过渡层技术可用于实现高性能Si基GaN HEMT。     

基于p-GaN结构的GaN HEMT功率电子器件和数字电路单片集成技术

基于含p-GaN帽层的Si基GaN材料,实现了增强型GaN功率电子器件与数字电路单片集成技术的开发。在同一片晶圆上实现了增强型高压GaN器件、DCFL结构反相器和17级环形振荡器。高压GaN功率电子器件阈值电压VTH达到1.2 V,击穿电压V_(BD)达到700 V,输出电流I_D达到8 A,导通电阻R_(ON)为300 mΩ。基于E/D集成技术的DCFL结构反相器低噪声和高噪声容限分别为0.63 V和0.95 V;所研制17级环形振荡器在输入6 V条件下振荡频率345 MHz,级延时为85 ps。     

生长于4H-SiC和蓝宝石衬底上的GaN的Raman光谱和高分辨率XRD研究分析

The crystal quality, stress and strain of GaN grown on 4H-SiC and sapphire are characterized by high resolution X-ray diffraction（HRXRD） and Raman spectroscopy.The large stress in GaN leads to the generation of a large number of dislocations.The Raman stress is determined by the results of HRXRD.The position and line shape of the A1 longitudinal optical（LO） phonon mode is used to determine the free carrier concentration and electron mobility in GaN.The differences between free carrier concentration and electron mobility in GaN grown on sapphire and 4H-SiC are analyzed.     

KOH热湿腐蚀法准确估算GaN的位错密度

实验目的在于解决GaN外延层中六方形腐蚀坑起源问题存在的分歧,并利用腐蚀法准确地估计GaN的位错密度.大量对熔融KOH腐蚀GaN过程中表面形貌的演化以及温度和时间对腐蚀结果影响的实验结果表明,位错类型与腐蚀坑三维形状相对应,而与腐蚀坑大小无关,极性是GaN不同种类位错的腐蚀坑具有不同形状的决定性因素.使所有缺陷都显示出来所需的腐蚀温度和时间呈反比关系.腐蚀法估算GaN位错密度的准确性取决于优化的腐蚀条件和合理的微观观测方法.     

f_(max)为30.8GHz的超薄Al_2O_3绝缘栅GaN MOS-HEMT器件(英文)

报道了一种利用原子层淀积(ALD)生长超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaNMOS-HEMT器件栅长1μm,栅宽120μm,栅压为 3.0V时最大饱和输出电流达到720mA/mm,最大跨导达到130mS/mm,开启电压保持在-5.0V,特征频率和最高振荡频率分别为10.1和30.8GHz.     

利用低温插入层改善GaN外延层晶体质量研究

采用MOCVD系统在蓝宝石衬底上生长了GaN外延薄膜,在高温GaN生长中插入了低温GaN.通过改变低温GaN的生长温度和Ⅴ/Ⅲ比得到不同样品.对样品薄膜进行了高分辨X射线衍射(HRXRD)和光致发光谱(PL)测试,PL半峰宽变化不大,XRD半峰宽有明显变化.实验结果表明,低温GaN缓冲层可以使后续生长更好,达到二维生长...     

GaN薄膜表面形貌与AlN成核层生长参数的关系

采用金属有机物化学气相淀积技术生长了以AlN为成核层的GaN薄膜,研究了成核层生长时三甲基铝(TMAl)流量对最终GaN薄膜表面形貌的影响.研究结果表明,高质量GaN薄膜只能在高TMAl流量下获得,采用充足的TMAl源才能形成满足需要的AlN成核点,这是生长高质量GaN薄膜的一个先决条件.