金属/n型AlGaN欧姆接触

用传输线模型对n型AlGaN(n-AlGaN)上Au/Pt/Al/Ti多金属层欧姆接触进行了接触电阻率的测量.在850℃退火5min后,测得欧姆接触电阻率达1.6×10-4Ω·cm2.经X射线衍射分析,Au/Pt/Al/Ti/n-AlGaN界面固相反应得出在500℃以上退火过程中,AlGaN层中N原子向外扩散,在AlGaN表面附近形成n型重掺杂层,导致欧姆接触电阻率下降;随退火温度的升高,N原子外扩散加剧,到800℃以上退火在Au/Pt/Al/Ti/n-AlGaN界面形成Ti2N相,导致欧姆接触电阻率进一步下降.     

金属/n型AlGaN欧姆接触

用传输线模型对n型AlGaN(n-AlGaN)上Au/Pt/Al/Ti多金属层欧姆接触进行了接触电阻率的测量.在850℃退火5min后,测得欧姆接触电阻率达1.6×10-4Ω·cm2.经X射线衍射分析,Au/Pt/Al/Ti/n-AlGaN界面固相反应得出在500℃以上退火过程中,AlGaN层中N原子向外扩散,在AlGaN表面附近形成n型重掺杂层,导致欧姆接触电阻率下降;随退火温度的升高,N原子外扩散加剧,到800℃以上退火在Au/Pt/Al/Ti/n-AlGaN界面形成Ti2N相,导致欧姆接触电阻率进一步下降.     

AlGaN/GaN异质结构欧姆接触的研制

研究了 Ga N高温宽禁带半导体外延层上欧姆接触的制备工艺 ,讨论了几种测试方法的优缺点 ,并根据器件制作的工艺兼容性 ,在 n-Ga N样品上获得了 4× 1 0 - 6 Ω·cm2的欧姆接触 ,在 Al Ga N/Ga N异质结构样品上获得了 4× 1 0 - 4Ω· cm2 的欧姆接触。实验结果表明 ,Al Ga N/Ga N上低阻欧姆接触的制备及其工艺兼容性是Ga N HFET器件研制的技术难点     

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。     

表面处理对p-GaN欧姆接触的影响

分别用稀盐酸、王水以及(NH4)2S溶液处理p-GaN表面,通过测试样品表面Ols的X射线光电子能谱(XPS),比较了这些溶液去除p-GaN表面氧化层的能力;在经不同溶液处理后的样品表面,以相同的条件制作Ni/Au电极,并测试其与p-GaN的比接触电阻,结果表明经稀盐酸处理后的样品表面,由于其氧含量较高,不能与Ni/Au形成良好的欧姆接触,而经王水和(NH4)2S溶液处理后的p-GaN表面,能与Ni/Au形成良好的欧姆接触;最后,通过比较样品表面的Ga/N原子浓度比,探讨了王水处理p-GaN表面能够形成良好欧姆接触的原因.     

Ag/p-GaN欧姆接触的图形化及表面处理工艺研究

研究了Ag/p-GaN欧姆接触的工艺,得到较为优化的工艺方法并应用于器件制备。分别采用直接剥离Ag、氧等离子体去底胶后剥离Ag和湿法腐蚀Ag三种工艺制备Ag图形,对比了三种工艺样品的粘附性及接触电性,发现直接剥离Ag工艺存在Ag脱落问题,去底胶后剥离Ag工艺无法形成欧姆接触,而腐蚀后退火的样品则可以实现较好的粘附和较佳电性;通过XPS分析了不同工艺对接触特性影响的机理。进一步,对比优化了Ag蒸发前表面化学处理工艺,结果表明酸性溶液处理或碱性溶液处理可以有效降低欧姆接触电阻率,酸性溶液处理略优。优化后的欧姆接触工艺可应用于可见光及深紫外LED器件制备,器件电学性能如下:在40A/cm²电流密度下,蓝色发光二极管电压为2.95V,紫外发光二极管电压为6.01V。     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程. 通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻，实现了1E-7Ω·cm2的欧姆接触率，并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论. 通过器件工艺的优化，研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件. 栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm, fT达到70GHz; 栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时，8GHz工作频率下（在片测试）器件的输出功率为32.5dBm(1.6W)，输出功率密度达到2.14W/mm，功率增益为12.7dB.     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程.通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻,实现了10-7Ω·cm2的欧姆接触率,并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论.通过器件工艺的优化,研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件.栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm,fT达到70GHz;栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时,8GHz工作频率下(在片测试)器件的输出功率为32.5dBm(1.6W),输出功率密度达到2.14W/mm,功率增益为12.7dB.     

具有低欧姆接触电阻的高性能AlGaN/GaN HEMT器件研制

研究了AlGaN/GaN HEMT器件Ti/Al/Ti/Au四层金属结构欧姆接触的形成过程.通过系统研究退火条件获得了较低的欧姆接触电阻,实现了10-7Ω·cm2的欧姆接触率,并在此基础上对AlGaN/GaN HEMT欧姆接触形成机理进行了深入讨论.通过器件工艺的优化,研制了高性能的AlGaN/GaN HEMT器件.栅宽40μm的器件跨导达到250mS/mm,fT达到70GHz;栅宽0.8mm的功率器件电流密度达到1.07A/mm(Vg=0.5V),Vds=30V时,8GHz工作频率下(在片测试)器件的输出功率为32.5dBm(1.6W),输出功率密度达到2.14W/mm,功率增益为12.7dB.     

AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的研究进展

从欧姆接触形成的机理出发,介绍了在AlGaN/GaN HEMT中实现源和漏区欧姆接触的各种方法,如表面处理技术、金属化系统和重掺杂技术等.回顾了近年来这些方法的研究进展.     

低p-GaN欧姆接触电阻的研究

利用低压MOCVD系统,获得了p-GaN和p-InGaN/GaN超晶格结构2种材料,用圆形传输线模型(CTLM)测量了它们的比接触电阻率,并对表面处理、金属沉积和合金化处理的工艺条件进行了优化,得到了550℃、O2氛围下合金30 min的最佳条件,获得最低的比接触电阻率为1.99×10-4 Ω·cm2.     

p-GaN与ITO欧姆接触的研究

针对GaN基发光二极管中p-GaN与透明导电薄膜ITO之间的接触进行研究,尝试找出透明导电层ITO的优化制程条件。将在不同氧流量、ITO厚度及退火温度下制备的透明电极ITO薄膜应用于GaN基发光二极管,来增加电流扩展,减小ITO与p-GaN欧姆接触电阻,降低LED工作电压及提高透过率、增强LED发光亮度。将ITO薄膜应用于218μm×363μm GaN基发光二极管LED,分析其在20 mA工作电流条件下正向电压和光输出功率的变化,在优化条件下制得的蓝光LED在直流电流20 mA下的正向电压3.23 V,光输出效率为23.25 mW。     

p型GaN基器件的欧姆接触

宽带隙的GaN具有优良的物理和化学性质,己成为半导体领域研究的热点之一。p型GaN的欧姆接触问题制约了GaN基器件的进-步发展。本文首先介绍了欧姆接触的原理及评价方法,详细讨论了实现良好的p型GaN欧姆接触的主要方法是采取表面处理技术、选择合适的金属电极材料和进行热退火处理,以及研究进展情况。最后指出目前存在的问题并提出今后的研究方向。     

表面处理对p-GaN欧姆接触的影响

分别用稀盐酸、王水以及(NH4)2S溶液处理p-GaN表面,通过测试样品表面Ols的X射线光电子能谱(XPS),比较了这些溶液去除p-GaN表面氧化层的能力;在经不同溶液处理后的样品表面,以相同的条件制作Ni/Au电极,并测试其与p-GaN的比接触电阻,结果表明经稀盐酸处理后的样品表面,由于其氧含量较高,不能与Ni/Au形成良好的欧姆接触,而经王水和(NH4)2S溶液处理后的p-GaN表面,能与Ni/Au形成良好的欧姆接触;最后,通过比较样品表面的Ga/N原子浓度比,探讨了王水处理p-GaN表面能够形成良好欧姆接触的原因.     

P型GaN欧姆接触的比接触电阻率测量

采用多种传输线模型方法,测量了p型GaN上的欧姆接触的比接触电阻率.通过比较和分析不同测量方法所得的结果之间的差异,得出了一个准确、可靠测量p型GaN上的欧姆接触的比接触电阻率的方法--圆点传输线模型方法.利用该方法优化了p型GaN上欧姆接触的退火温度,在氧气气氛中650℃退火后获得了最优的欧姆接触,其比接触电阻率为5.12×10-4Ω·cm2.     

p型GaN欧姆接触的比接触电阻率测量

采用多种传输线模型方法，测量了p型GaN上的欧姆接触的比接触电阻率．通过比较和分析不同测量方法所得的结果之间的差异，得出了一个准确、可靠测量p型GaN上的欧姆接触的比接触电阻率的方法——圆点传输线模型方法．利用该方法优化了p型GaN上欧姆接触的退火温度，在氧气气氛中650℃退火后获得了最优的欧姆接触，其比接触电阻率为5.12e－4Ω·cm2．     

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.     

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．     

氧化对 GaN 基LED透明电极接触特性的影响

研究了热退火对InGaN/GaN 多量子阱LED的Ni/Au-p-GaN欧姆接触的影响.发现在空气和 N2气氛中交替地进行热退火的过程中Ni/Au接触特性显示出可逆现象. Ni/Au-p-GaN接触的串联电阻在空气中随合金化时间逐渐减小,在随后的 N2 中的热退火后会使该串联电阻增加,但在空气中再次热退火能使接触特性得到恢复.同时对Ni/Au-p-GaN 接触在空气中合金化过程中的层反转的成因进行了讨论.