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掺Fe高阻GaN缓冲层特性及其对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件的影响研究

王凯 邢艳辉 韩军 赵康康 郭立建 于保宁 邓旭光 范亚明 张宝顺

掺Fe高阻GaN缓冲层特性及其对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件的影响研究

王凯, 邢艳辉, 韩军, 赵康康, 郭立建, 于保宁, 邓旭光, 范亚明, 张宝顺
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  • 利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上制备了掺Fe高阻GaN以及AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)结构. 对Cp2Fe流量不同的高阻GaN特性进行了研究. 研究结果表明, Fe杂质在GaN 材料中引入的Fe3+/2+深受主能级能够补偿背景载流子浓度从而实现高阻, Fe 杂质在GaN 材料中引入更多起受主作用的刃位错, 也在一定程度上补偿了背景载流子浓度. 在一定范围内, GaN 材料方块电阻随Cp2Fe流量增加而增加, Cp2Fe流量为100 sccm时, 方块电阻增加不再明显; 另外增加Cp2Fe流量也会导致材料质量下降, 表面更加粗糙. 因此, 优选Cp2Fe流量为75 sccm, 相应方块电阻高达1 1010 /\Box, 外延了不同掺Fe层厚度的AlGaN/GaN HEMT结构, 并制备成器件. HEMT 器件均具有良好的夹断以及栅控特性, 并且增加掺Fe层厚度使得HEMT器件的击穿电压提高了39.3%, 同时对器件的转移特性影响较小.
      通信作者: 邢艳辉, xingyanhui@bjut.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61204011, 11204009, 61574011)、北京市自然科学基金(批准号: 4142005)和北京市教委能力提升项目(批准号: PXM2014_014204_07_000018)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-08
  • 修回日期:  2015-10-14
  • 刊出日期:  2016-01-05

掺Fe高阻GaN缓冲层特性及其对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件的影响研究

  • 1. 北京工业大学电子信息与控制工程学院, 光电子技术省部共建教育部重点实验室, 北京 100124;
  • 2. 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 纳米器件与应用重点实验室, 苏州 215123
  • 通信作者: 邢艳辉, xingyanhui@bjut.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61204011, 11204009, 61574011)、北京市自然科学基金(批准号: 4142005)和北京市教委能力提升项目(批准号: PXM2014_014204_07_000018)资助的课题.

摘要: 利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底上制备了掺Fe高阻GaN以及AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)结构. 对Cp2Fe流量不同的高阻GaN特性进行了研究. 研究结果表明, Fe杂质在GaN 材料中引入的Fe3+/2+深受主能级能够补偿背景载流子浓度从而实现高阻, Fe 杂质在GaN 材料中引入更多起受主作用的刃位错, 也在一定程度上补偿了背景载流子浓度. 在一定范围内, GaN 材料方块电阻随Cp2Fe流量增加而增加, Cp2Fe流量为100 sccm时, 方块电阻增加不再明显; 另外增加Cp2Fe流量也会导致材料质量下降, 表面更加粗糙. 因此, 优选Cp2Fe流量为75 sccm, 相应方块电阻高达1 1010 /\Box, 外延了不同掺Fe层厚度的AlGaN/GaN HEMT结构, 并制备成器件. HEMT 器件均具有良好的夹断以及栅控特性, 并且增加掺Fe层厚度使得HEMT器件的击穿电压提高了39.3%, 同时对器件的转移特性影响较小.

English Abstract

参考文献 (25)

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