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高电子迁移率晶格匹配InAlN/GaN材料研究

张金风 王平亚 薛军帅 周勇波 张进成 郝跃

高电子迁移率晶格匹配InAlN/GaN材料研究

张金风, 王平亚, 薛军帅, 周勇波, 张进成, 郝跃
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  • 文章基于蓝宝石衬底采用脉冲金属有机物化学气相淀积(MOCVD)法生长的高迁移率InAlN/GaN材料,其霍尔迁移率在室温和77 K下分别达到949和2032 cm2/Vs,材料中形成了二维电子气(2DEG). 进一步引入1.2 nm的AlN界面插入层形成InAlN/AlN/GaN结构,则霍尔迁移率在室温和77 K下分别上升到1437和5308 cm2/Vs. 分析样品的X射线衍射、原子力显微镜测试结果以及脉冲MOCVD生长方法的特点,发现InAlN/GaN材料的结晶质量较高,与GaN晶格匹配的InAlN材料具有平滑的表面和界面. InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料形成高迁移率特性的主要原因归结为形成了密度相对较低(1.610131.81013 cm-2)的2DEG,高质量的InAlN晶体降低了组分不均匀分布引起的合金无序散射,以及2DEG所在界面的粗糙度较小,削弱了界面粗糙度散射.
    • 基金项目: 国家重大科学研究计划(批准号: 2008ZX01002-002)、国家自然科学基金重大项目(批准号: 60890191)、国家自然科学基金重点项目(批准号: 60736033)和高等学校博士学科点新教师基金项目(批准号: 200807011012)资助的课题.
    [1]

    Kuzmik J, Pozzovivo G, Ostermaier C, Strasser G, Pogany D, Gornik E, Carlin J F, Gonschorek M, Feltin E, Grandjean N 2009 J. Appl. Phys. 106 124503

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    Li R F, Yang R X, Wu Y B, Zhang Z G, Xu N Y, Ma Y Q 2008 Acta Phys. Sin. 57 2450 (in Chinese) [李若凡、杨瑞霞、武一宾、张志国、许娜颖、马永强 2008 物理学报 57 2450]

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    Kuzmik J 2001 IEEE Electron. Dev. Lett. 22 510

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    Katz O, Mistele D, Meyler B, Bahir G, J. Salzman 2004 Electron. Lett. 40 1304

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    Karpov S Y, Podolskaya N, Zhmakin I A, Zhmakin A I 2004 Phys. Rev. B 70 235203

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    Ferhat M, Bechstedt F 2002 Phys. Rev. B 65 075213

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    Kuzmik J, Carlin J F, Gonschorek M, Kostopoulos A, Konstantinidis G, Pozzovivo G, Golka S, Georgakilas A, Grandjean N, Strasser G, Pogany D, 2007 Phys. Stat. Sol. (a) 204 2019

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    Xie J Q, Ni X F, Wu M, Leach J H, zgr V, Morko H 2007 Appl. Phys. Lett. 91 132116

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    Angerer H, Brunner D, Freudenberg F, Ambacher O, Stutzmann M 1997 Appl. Phys. Lett. 71 1504

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    Bastard G 1983 Appl. Phys. Lett. 43 591

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    [20] 李东临, 曾一平. InP基HEMT器件中二维电子气浓度及分布与沟道层厚度关系的理论分析. 物理学报, 2006, 55(7): 3677-3682. doi: 10.7498/aps.55.3677
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-01-24
  • 修回日期:  2011-02-22
  • 刊出日期:  2011-11-15

高电子迁移率晶格匹配InAlN/GaN材料研究

  • 1. 宽禁带半导体材料与器件重点实验室,西安电子科技大学微电子学院,西安 710071
    基金项目: 

    国家重大科学研究计划(批准号: 2008ZX01002-002)、国家自然科学基金重大项目(批准号: 60890191)、国家自然科学基金重点项目(批准号: 60736033)和高等学校博士学科点新教师基金项目(批准号: 200807011012)资助的课题.

摘要: 文章基于蓝宝石衬底采用脉冲金属有机物化学气相淀积(MOCVD)法生长的高迁移率InAlN/GaN材料,其霍尔迁移率在室温和77 K下分别达到949和2032 cm2/Vs,材料中形成了二维电子气(2DEG). 进一步引入1.2 nm的AlN界面插入层形成InAlN/AlN/GaN结构,则霍尔迁移率在室温和77 K下分别上升到1437和5308 cm2/Vs. 分析样品的X射线衍射、原子力显微镜测试结果以及脉冲MOCVD生长方法的特点,发现InAlN/GaN材料的结晶质量较高,与GaN晶格匹配的InAlN材料具有平滑的表面和界面. InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料形成高迁移率特性的主要原因归结为形成了密度相对较低(1.610131.81013 cm-2)的2DEG,高质量的InAlN晶体降低了组分不均匀分布引起的合金无序散射,以及2DEG所在界面的粗糙度较小,削弱了界面粗糙度散射.

English Abstract

参考文献 (47)

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