MOCVD外延生长高阻GaN薄膜材料

采用MOCVD技术在非有意掺杂的条件下,在C面蓝宝石衬底上制备出了高阻的GaN单晶薄膜样品.用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析样品显示GaN外延膜的表面十分平整,表面粗糙度仅有～0.3nm.样品的X射线双晶衍射摇摆曲线(0002)峰的半峰宽为5.22',证实所生长的GaN外延层具有较好的结晶质量.变温Hall测量发现样品的室温电阻率高达6.6×108Ω·cm,250℃下的电阻率约为106Ω·cm.     

MOCVD外延生长高阻GaN薄膜材料

采用MOCVD技术在非有意掺杂的条件下,在C面蓝宝石衬底上制备出了高阻的GaN单晶薄膜样品.用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析样品显示GaN外延膜的表面十分平整,表面粗糙度仅有～0.3nm.样品的X射线双晶衍射摇摆曲线(0002)峰的半峰宽为5.22',证实所生长的GaN外延层具有较好的结晶质量.变温Hall测量发现样品的室温电阻率高达6.6×108Ω·cm,250℃下的电阻率约为106Ω·cm.     

低阻p型衬底上高阻厚层n型外延

介绍了高阻厚层反型外延片的一种实用生产技术，即在PE-2061S外延设备上，采取特殊的工艺控制在电阻率小于0.02Ω·cm的p型低阻衬底上实现了高阻厚层n型外延生长，外延层电阻率大于40Ω·cm，厚度大于100μm. 研究表明：该外延材料完全可以满足IGBT器件制作的需要.     

用高频电容法测量P／P外延层电阻率

高频电容法是测量P／P~+外延层电阻率的一种简单易行的新方法。这种方法，直接利用同质均匀掺杂外延层电阻率ρ与空间电荷电容Cs（势垒电容）平万的倒数关系，通过测量势垒电容Cs，直接得到P／P~+外延层的电阻率ρ。从而实现对P／P~+外延片的生产第艺过程，进行监控测试。这种方法，不但测试过程简单，而且，不损伤外延层。它既可以在国外仪器上完成，又可以在国内仪器上完成，适用于我国一般IC单位。在国外仪器上，测量范围为2．20×10~(－4)Ω·cm～1．95×10~5Ω·cm，测量误差为±0．02％：在国内仪器上，电阻率测量范围为1．0×10~(－3)Ω·cm～1．0×10~5Ω·cm，测量误差为±2％。     

MOCVD生长Mg掺杂GaN的退火研究

用MOCVD技术在50mm蓝宝石衬底（0001）面上生长了GaN∶Mg外延膜，对样品进行热退火处理并作了Hall、双晶X射线衍射(DCXRD)和室温光致发光谱(PL)测试．Hall测试结果表明，950℃退火后空穴浓度达到5e17cm－3以上，电阻率降到2.5Ω·cm；(0002)面DCXRD测试发现样品退火前、后的半峰宽均约为4′；室温PL谱中发光峰位于2.85eV处，退火后峰的强度比退火前增强了8倍以上，表明样品中大量被H钝化的受主Mg原子在退火后被激活．     

Ti/Al/Ni/Au在GaN N面上的欧姆接触

以Ti/Al/Ni/Au作为欧姆接触金属体系,通过电感耦合等离子体(ICP)刻蚀的预处理,在氢化物气相外延法生长的单晶氮化镓(GaN)材料的N面实现了良好的欧姆接触,其比接触电阻率为3.7×10-4 Ω·cm2.通过扫描电子显微镜、原子力显微镜、阴极荧光和光致发光谱对GaN N面的表面、光学特性进行了对比表征.结果表明:未刻蚀GaN衬底的N面表面存在一定的损伤层,导致近表面处含有大量缺陷,不利于欧姆接触的形成;而ICP刻蚀处理有效地去除了损伤层.X射线光电子能谱(XPS)分析显示刻蚀后样品的Ga 3d结合能比未刻蚀样品向高能方向移动了约0.3 eV,其肖特基势垒则相应降低,有利于欧姆接触的形成.同时对Fe掺杂半绝缘GaN的N面也进行了刻蚀处理,同样实现了良好的Ti/Al/Ni/Au欧姆接触,其比接触电阻率为0.12 Ω·cm2.     

热退火对GaN阴极光电发射性能的影响

热退火不但可以减少GaN阴极样品中的各种缺陷和寄生电容，改善材料的结晶属性，而且可以改善样品的表面质 量，对提高样品的光谱响应是一种有力的手段，对GaN阴极样品进行了不同温度、不同时间的退火处理，使样品的性能得到了改善，最优条件下样品的暗电流为200ｐＡ，电阻率为1.6Ω·ｃｍ，最大光谱响应为0.19Ａ/Ｗ，依据光谱响应作为评估标准，可以得出，采用700℃热退火10min制备出的阴极具有更高的光电发射性能，从而实现了GaN光电阴极的优化制备工艺。     

硅双层特高阻厚层的完美外延

采用四氯化硅氢还原法在钟罩立式高频加热外延炉内掺杂锑的硅衬底上制备了特高阻双层结构(n_2~-/n_1~-/n~+)外延片,n_2~-层电阻率～150Ω·cm,n_1~-层电阻率～50Ω·cm,外延层总厚度达60μm时仍不产生冠状边沿,结晶完美。用于制作BSIT,得到非常满意的结果。     

GaN紫外探测器的Ti/Al接触的电学特性

在非故意掺杂的和掺Si的GaN薄膜上蒸镀Ti(24nm)/Al(nm)薄膜,氮气环境下400～800℃范围内进行退火。实验结果表明,在非故意掺杂的样品上,随退火温度的升高,肖特基势垒高度下降,理想因子升高,表面状况逐渐变差,600℃退火形成较低接触电阻的欧姆接触,比接触电阻率为3.03×10-4Ωcm2,而载流子浓度为5.88×1018cm-3的掺Si的样品未退火就形成欧姆接触,比接触电阻可达到4.03×10-4Ωcm2。     

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．     

InAlN在不同模板上的MOCVD外延

在相同的生长条件下,分别在高质量的GaN 和 AlN 模板上生长InAlN外延层。 测试结果显示：本实验的两个样品的In组分均为～16%,但在AlN模板上生长的InAlN外延层的晶体质量和表面形貌都要优于在GaN模板上生长的样品。其中,在GaN模板上生长的InAlN样品的（002）和（102）峰摇摆曲线的半峰宽分别为309.3″和339.1″,样品表面的粗糙度为0.593 nm,v坑密度约为4.2108cm-2;而在AlN模板上生长的InAlN样品的（002）和（102）峰摇摆曲线的半峰宽分别为282.3″和313.5″,样品表面的粗糙度为0.39 nm,v坑密度约为2.8108cm-2 。综合以上结果可初步得知,在AlN模板上生长的InAlN外延层的晶体质量和表面形貌都要优于在GaN模板上生长的InAlN外延层,因此,相对于GaN模板来说,AlN模板更适宜高质量的InAlN 外延层的生长。     

基于AlGaN/GaN HEMT的源漏整体刻蚀欧姆接触结构

研究了源漏整体刻蚀欧姆接触结构对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)的欧姆接触电阻和金属电极表面形貌的影响.利用传输线模型(TLM)对样品的电学性能进行测试,使用原子力显微镜(AFM)对样品的表面形貌进行表征,通过透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱仪(EDS)对样品的剖面微结构和界面反应进行表征与分析.实验结果显示,采用Ti/Al/Ni/Au(20 nm/120 nm/45 nm/55 nm)金属和源漏整体刻蚀欧姆接触结构,在合金温度870 c℃,升温20 s,退火50 s条件下,欧姆接触电阻最低为0.13 Ω·mm,方块电阻为363.14 Ω/□,比接触电阻率为4.54×10-7Ω·cm2,形成了良好的欧姆接触,降低了器件的导通电阻.     

P-InP欧姆接触的Nd-YAG激光合金化

本文报道用 Nd-YAG脉冲激光辐照代替热合金化制备了性能良好的 P-InP/AuSb +AuZn + Au欧姆接触.利用激光合金所获得的接触电阻率8.6× 10~(-5)~Ω·cm~2优于另一部分样品热合金化的值1.6 ×10~(-4)Ω·cm~2.其表面形貌也比热合金化的好,俄歇电子能谱分析发现在界面附近明显形成了Zn的分布峰,使电子隧穿势垒的几率增大.     

铁掺杂对氮化镓外延材料表面形貌的影响与改善

铁掺杂是获得高阻氮化镓外延材料的有效方法,但是在某些情况下,铁掺杂会导致材料的表面形貌恶化进而影响高电子迁移率晶体管中二维电子气的电学特性。本文主要研究铁掺杂对氮化镓外延材料表面形貌的影响。相关实验结果表面通过提高氮化镓材料的生长速率可以有效改善其表面形貌,而且电阻率也相应提高,获得了铁掺杂浓度为9×1019cm-3且表面形貌良好的氮化镓外延片,电阻率可以达到1×109Ω.cm。     

Nb掺杂BaTiO3薄膜的激光分子束外延及其特性

用激光分子束外延方法在SrTiO3(100)基底上外延生长了BaNbxTi 1-xO3(0.01≤x≤0.03)导电薄膜.原子力显微镜测得BaNb0.3Ti 0.7O3薄膜表面均方根粗糙度在2μm×2μm范围内为2.4*!,达到原子尺度光滑.霍 尔测量表明BaNbxTi1-xO3薄膜为n型导电薄膜;在室温下,BaNb0 .02Ti0.98O3、BaNb0.2Ti0.8O3和BaNb0.3Ti0.7O 3薄膜的电阻率分别为2.43×10-4Ω*cm、1.98×10-4Ω*cm和1.297×10 -4Ω*cm,载流子浓度分别为5.9×1021cm-1、6.37×1021cm- 1和9.9 ×1021cm-1.     

高质量GaN材料的GSMBE生长

在国内首次用NH3作氮源的GSMBE方法在α－Al2O3衬底上成功地生长出了高质量的GaN单晶外延膜．GaN外延膜的（0002）X射线双晶衍射峰回摆曲线的半高宽最窄为8’；背景电子浓度最低为2．7×1018cm－3，霍尔迁移率最好为91cm2／（V·s）；室温光致发光谱上只观察到一个强而锐的带边发光峰，谱峰位于363nm处，室温谱峰半高宽最窄为8nm（75meV）．     

MOCVD生长Mg掺杂GaN的退火研究

用MOCVD技术在50mm蓝宝石衬底(0001)面上生长了GaN∶Mg外延膜,对样品进行热退火处理并作了Hall、双晶X射线衍射(DCXRD)和室温光致发光谱(PL)测试.Hall测试结果表明,950℃退火后空穴浓度达到5×1017cm-3以上,电阻率降到2.5Ω·cm;(0002)面DCXRD测试发现样品退火前、后的半峰宽均约为4′;室温PL谱中发光峰位于2.85eV处,退火后峰的强度比退火前增强了8倍以上,表明样品中大量被H钝化的受主Mg原子在退火后被激活.     

高补偿硅的阻–温特性

采用5Ω·cm的p型单晶硅,通过在高温下扩散金属锰的方法,可以得到高补偿硅.笔者选择没有光照下,室温电阻率为5.84×104Ω·cm的样品,进行测量电阻随温度的变化关系(温度从77 K上升到300 K).测试结果表明:在没有光照条件下测试时,电阻随温度的变化同普通的半导体;但在受到光照时,却出现极不相同的情况,这种不同,可能来自所掺杂的硅是一种光敏材料及掺入的杂质是一种深能级杂质.     

输出功率密度为2.23W/mm的X波段AlGaN/GaN功率HEMT器件

MOCVD技术在蓝宝石衬底上制备出具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/GaN HEMT材料.高迁移率GaN外延层的室温迁移率达741cm2/(V·s),相应背景电子浓度为1.52×1016cm-3;非有意掺杂高阻GaN缓冲层的室温电阻率超过108Ω·cm,相应的方块电阻超过1012Ω/□.50mm HEMT外延片平均方块电阻为440.9Ω/□,方块电阻均匀性优于96％.用此材料研制出了0.2μm栅长的X波段HEMT功率器件,40μm栅宽的器件跨导达到250mS/mm,特征频率fT为77GHz;0.8mm栅宽的器件电流密度达到1.07A/mm,8GHz时连续波输出功率为1.78W,相应功率密度为2.23W/mm,线性功率增益为13.3dB.     

输出功率密度为2.23W/mm的X波段AlGaN/GaN功率HEMT器件

MOCVD技术在蓝宝石衬底上制备出具有高迁移率GaN沟道层的AlGaN/GaN HEMT材料.高迁移率GaN外延层的室温迁移率达741cm2/(V·s),相应背景电子浓度为1.52×1016cm-3;非有意掺杂高阻GaN缓冲层的室温电阻率超过108Ω·cm,相应的方块电阻超过1012Ω/□.50mm HEMT外延片平均方块电阻为440.9Ω/□,方块电阻均匀性优于96％.用此材料研制出了0.2μm栅长的X波段HEMT功率器件,40μm栅宽的器件跨导达到250mS/mm,特征频率fT为77GHz;0.8mm栅宽的器件电流密度达到1.07A/mm,8GHz时连续波输出功率为1.78W,相应功率密度为2.23W/mm,线性功率增益为13.3dB.