AlGaN紫外探测器p电极的Ni/Au/Ni/Au欧姆接触结构研究

研究了AlGaN半导体p电极的Ni/Au/Ni/Au接触结构的性能和组织结构。退火 前,p电极接触具有明显的整流特性。经空气中550℃/3 min一 次退火和N2气氛中750℃/30 s二 次退火后,电极呈现出了良好的欧姆接触。采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、透射 电镜(Transmission Electron Microscope, TEM)、能量分散谱仪(Energy Dispersive Spectrometer, EDS)和X射 线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)观察了电极退火后金--半界面微结构的演化过程。结果表明,完全退火后的p电极 界面及金属层出现了明显的互扩散和界面反应现象;金--半界面上形成了存在良好共格/半共格关系的外延结 构。初始沉积的金属电极分层现象消失,形成了单一的电极结构。Ni向外扩散并与O发生反应,Au扩散至p-GaN 表面。在金-半接触界面上,Ga扩散至金属电极,造成界面附近的金属层中富集Au和Ga元素;Au和Ni明显扩散 至半导体表层,在金-半界面附近形成了Au、Ga和Ni富集现象。这些现象应该对于降低势垒高度和形成欧姆接触具有重要作 用。     

氧化Au/Ni/p-GaN欧姆接触形成的机理

用卢瑟福背散射(RBS)和同步辐射X射线衍射(XRD)研究了p-GaN上的Ni/Au电极在空气下不同温度合金后的微结构的演化,并揭示这种接触结构的欧姆接触形成机制.研究不同温度下比接触电阻(ρc)的变化,发现从450℃开始Au扩散到GaN的表面在p-GaN上形成外延结构以及O向电极内部扩散反应生成NiO对降低ρc起到了关键的作用.在500℃时,Au的外延结构进一步改善,O进一步向样品内部扩散生成NiO,ρc也达到了最低值.但当合金温度升高到600℃时,金属-半导体界面NiO的大部分或全部向外扩散,从而脱离与p-GaN的接触,使ρc显著升高.     

p-GaN与Ni/Pt欧姆接触的研究

本文对p-GaN与Ni/Pt形成欧姆接触及其电流传输机制进行了研究。I-V变温测试曲线是线形的,表明Ni/Pt与p-GaN之所以能形成欧姆接触,是因为Ni/Pt与p-GaN接触在空气中退火时界面处的p-GaN空穴浓度增加了,从而降低了有效势垒高度。在148K～323K范围内,单位接触电阻R_c随测试温度T的升高趋于呈指数下降,表明Ni/Pt与p-GaN欧姆接触的电流传输机制遵循热电子发射。     

p-GaN／Au欧姆接触的研究

本文对p-GaN/Au的接触电阻率进行了研究．用沸腾的王水处理p-GaN表面后,p-GaN/Au可直接形成电阻率为0．045Ω·cm~2的欧姆接触．接触电阻率测试和I-V特性曲线测试表明,在N_2气氛围中退火可影响p-GaN/Au接触电阻率的大小．在700℃温度下退火5min后,接触电阻率最小,其值为0．034Ω·cm~2,而在900℃温度下退火5min后,I-V特性曲线是非线性的。分析表明,在700℃温度下退火后,p-GaN/Au的界面间的反应使接触面增大,而在900℃温度下退火后,p-GaN表面的N会扩散到Au层里在p-GaN表面层产生N空位,这是p-GaN/Au接触电阻率变化的主要原因．     

热退火对Mg掺杂InGaN/GaN异质结特性的影响

系统地研究了氧气氛围中退火温度对Mg掺杂InGaN/GaN异质结电学特性及光学性能的影响.电流电压特性和表面方块电阻的测试表明,与p-GaN相比,p-InGaN/GaN异质结的最佳退火温度较低,而且容易与非合金化的Ni/Au电极形成欧姆接触.分析认为InGaN具有的较小带隙能量和p-InGaN/GaN异质结中存在强烈的极化效应以及InN较高的平衡蒸汽压是引起以上结果的主要原因.p-InGaN/GaN异质结10 K的光致荧光光谱中存在两个分别位于2.95 eV和2.25 eV的发光峰,随着材料退火温度的提高,这两个发光峰的强度逐渐降低.提出了类施主补偿中心参与的与H相关的络合物与Mg受主的复合发光机制,对退火前后光致荧光光谱的变化进行了解释.     

基于Ni/Ag/Pt的P型GaN欧姆接触

提出了新型的Ni/Ag/Pt结构作为具有高光学反射率、低比接触电阻率(SCR)的p-GaN欧姆接触电极。在Ni/Ag/Pt厚度分别为3 nm/120 nm/2 nm的条件下,在500℃、O2气氛中退火3 min,获得了80%的光学反射率(460 nm处)和4.43×10-4Ω.cm2的SCR,样品的表面均方根(RMS)粗糙度约为8nm。俄歇电子能谱(AES)分析表明,Pt很好地改善了Ag基电极退火后的表面形貌,Ni、Ag对形成良好的欧姆接触起了重要的作用。     

退火温度对室温沉积的ITO薄膜与p-Si接触性能的影响

室温下用射频磁控溅射法在玻璃和p型单晶硅衬底上沉积ITO薄膜,并对其进行不同温度的退火处理.采用XRD衍射仪测试薄膜结晶性,用紫外-可见分光光度计和霍尔效应测试试样光电性能,用吉时利2400表测试ITO/p-Si接触的I-V曲线,用线性传输线模型测试比接触电阻.研究结果表明:室温下沉积的ITO薄膜与p-Si形成欧姆接触,但比接触电阻较大.退火处理可以进一步优化接触性能,200℃退火后试样保持欧姆接触且比接触电阻下降为8.8×10-3 Ω·cm2.随着退火温度进一步升高到300℃,比接触电阻达到最低值2.8×10-3 Ω·cm2,但接触性能变为非线性.     

表面处理对p-GaN欧姆接触特性的影响

研究了王水溶液对p-GaN欧姆接触特性的作用.在蒸镀欧姆电极之前采用王水溶液对表面进行处理,使p-GaN的比接触电阻从8×10-3降低到2.9×10-4Ω·cm2.利用X射线光电子谱(XPS)对p-GaN表面氧含量进行分析,结果表明王水可以有效地去除p-GaN表面的氧化物,从而改善p-GaN的欧姆接触特性.     

表面处理对p-GaN欧姆接触特性的影响

研究了王水溶液对p-GaN欧姆接触特性的作用.在蒸镀欧姆电极之前采用王水溶液对表面进行处理,使p-GaN的比接触电阻从8×10-3降低到2.9×10-4Ω·cm2.利用X射线光电子谱(XPS)对p-GaN表面氧含量进行分析,结果表明王水可以有效地去除p-GaN表面的氧化物,从而改善p-GaN的欧姆接触特性.     

氧化Au/Ni/p-GaN欧姆接触形成的机理

用卢瑟福背散射（RBS）和同步辐射X射线衍射（XRD）研究了p-GaN上的Ni/Au电极在空气下不同温度合金后的微结构的演化，并揭示这种接触结构的欧姆接触形成机制．研究不同温度下比接触电阻(ρc)的变化，发现从450℃开始Au扩散到GaN的表面在p-GaN上形成外延结构以及O向电极内部扩散反应生成NiO对降低ρc起到了关键的作用．在500℃时，Au的外延结构进一步改善，O进一步向样品内部扩散生成NiO,ρc也达到了最低值．但当合金温度升高到600℃时，金属-半导体界面NiO的大部分或全部向外扩散，从而脱离与p-GaN的接触，使ρc显著升高．