搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

p-GaN/p-AlxGa1-xN异质结界面处二维空穴气的性质及其对欧姆接触的影响

王晓勇 种明 赵德刚 苏艳梅

引用本文:
Citation:

p-GaN/p-AlxGa1-xN异质结界面处二维空穴气的性质及其对欧姆接触的影响

王晓勇, 种明, 赵德刚, 苏艳梅

Two-dimensional hole gas in p-GaN/p-AlxGa1-xN heterojunctions and its influence on Ohmic contact

Wang Xiao-Yong, Chong Ming, Zhao De-Gang, Su Yan-Mei
PDF
导出引用
  • 通过自洽求解一维泊松方程和薛定谔方程, 得到了p-GaN/p-AlxGa1-xN异质结界面处的价带结构和二维空穴气(2DHG)分布, 研究了Al组分和压电极化效应对界面处2DHG性质的影响, 给出了异质界面处2DHG的面密度、浓度分布以及价带结构. 实验结果表明: 随着Al组分的增加, 异质结界面处势阱明显加深变窄, 这使得2DHG的峰值密度加速上升, 也使得面空穴密度近直线上升; 压电极化效应也明显使界面处势阱加深变窄, 并且使费米能级向势垒顶端移动, 峰值浓度的位置向界面处移动; 另外, 价带带阶高度和受主杂质浓度对2DHG的影响较小. 利用这层2DHG制作的p-AlxGa1-xN的欧姆接触, 电流电压特性明显好于直接制作的电极, 说明了2DHG可以显著改善p-AlxGa1-xN的欧姆接触性能.
    In this paper, the characteristics of the two-dimensional hole gas (2DHG) in p-GaN/p-AlxGa1-xN heterojunction is investigated in detail, based on self-consistent solutions of one-dimensional Poisson and Schrdinger equations. The valence band structures and the 2DHG distributions are calculated in the cases of different Al components and piezoelectric polarization effects. Then, the influences of Al components and piezoelectric polarization effects on 2DHG are analysed specifically. The results show that with the increase of Al component, the quantum well at the heterojunction interface turns deeper and narrower, which leads to an accelerated growth of the 2DHG peak density and a line increase of the 2DHG sheet concentration. Furthermore, piezoelectric polarization effects also make the quantum well at the heterojunction interface deeper and narrower, at the same time, the Fermi level moves close to the top of the barrier and the location of peak density moves close to the heterojunction interface. In addition, the influences of valence band offset and acceptor doping concentration on 2DHG are relatively small. Ohmic contact of p-AlxGa1-xN is fabricatea with the 2DHG, and its I-V characteristic is much better than that without the 2DHG, which indicates that the 2DHG can significantly improve the performance of p-AlxGa1-xN ohmic contact.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60776047)和国家高技术研究发展计划(批准号: 2007AA03Z401)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60776047) and the National High Technology Development Program of China (Grant No. 2007AA03Z401).
    [1]

    Norimichi N, Hirayama H, Yatabe T, Kamata N 2009 Phys. Status Solidi C 6 S459

    [2]

    Cheng X X, Wang Y 2010 Solid-State Electronics 54 1300

    [3]

    Biyikli N, Kimukin I, Aytur O, Ozbay E 2004 IEEE Photon. Technol. Lett. 16 1718

    [4]

    Lee S N, Jang T, Son J K, Peak H S, Sakong T, Yoon E, Nam O H, Park Y 2006 J. Cryst. Growth 287 554

    [5]

    Hackenbuchner S, Majewski J A, Zandler J, Vogl P 2001 J. Cryst. Growth 230 607

    [6]

    You D, Xu J T, Tang Y W, He Z, Xu Y H, Gong H M 2006 Aata Phys. Sin. 55 6600 (in Chinese) [游达, 许金通, 汤英文, 何政, 徐运华, 龚海梅 2006 物理学报 55 6600]

    [7]

    Nakajima A, Sumida Y, Dhyani M H, Kawai H, Sankara Narayanan E M 2010 Appl. Phys. Express 3 121004

    [8]

    Arulkumaran S Egawa T Ishikawa H 2005 Jpn. J. Appl. Phys. 44 2953

    [9]

    Lin Y J 2006 Jpn. J. Appl. Phys. 45 L86

    [10]

    Rashmi Kranti A Haldar S Gupta R S 2002 Solid-State Electronics 46 621

    [11]

    Tan I H Snider G L Chang L D Hu E L 1990 J. Appl. Phys. 68 4071

    [12]

    Ando T 1982 J. Phys. Soc. Japan 51 3893

    [13]

    Stern F, Dassarma S 1984 Phys. Rev. B 30 840

    [14]

    Kong Y C, Zheng Y D, Chu R M, Gu S L 2003 Aata Phys. Sin. 52 1756 (in Chinese) [孔月婵, 郑有炓, 储荣明, 顾书林 2003 物理学报 52 1756]

    [15]

    Yu L 2006 Semiconductor Heterostructure Physics (2nd Edn.) (Beijng: Science Press) pp30-40, 119-137, 271-306 (in Chinese) [虞丽 2006 半导体异质结物理 (第二版) (北京: 科学出版社) 第30—40页, 第119—137页, 第271—306页]

    [16]

    Vurgaftman I Meyer J R Ram-Mohan L R 2001 J. Appl. Phys. 89 5815

    [17]

    Levinshtein M E (Translated by Yang S R) 2003 Properties of Advanced Semiconductor Materials (Beijing: Chemical Industry Press) pp1, 2 42, 43 (in Chinese) [Michael E Levinshtein 著, 杨树人 译 2003 先进半导体材料性能与数据手册 (北京: 化学工业出版社) 第1, 2页, 第42, 43页]

  • [1]

    Norimichi N, Hirayama H, Yatabe T, Kamata N 2009 Phys. Status Solidi C 6 S459

    [2]

    Cheng X X, Wang Y 2010 Solid-State Electronics 54 1300

    [3]

    Biyikli N, Kimukin I, Aytur O, Ozbay E 2004 IEEE Photon. Technol. Lett. 16 1718

    [4]

    Lee S N, Jang T, Son J K, Peak H S, Sakong T, Yoon E, Nam O H, Park Y 2006 J. Cryst. Growth 287 554

    [5]

    Hackenbuchner S, Majewski J A, Zandler J, Vogl P 2001 J. Cryst. Growth 230 607

    [6]

    You D, Xu J T, Tang Y W, He Z, Xu Y H, Gong H M 2006 Aata Phys. Sin. 55 6600 (in Chinese) [游达, 许金通, 汤英文, 何政, 徐运华, 龚海梅 2006 物理学报 55 6600]

    [7]

    Nakajima A, Sumida Y, Dhyani M H, Kawai H, Sankara Narayanan E M 2010 Appl. Phys. Express 3 121004

    [8]

    Arulkumaran S Egawa T Ishikawa H 2005 Jpn. J. Appl. Phys. 44 2953

    [9]

    Lin Y J 2006 Jpn. J. Appl. Phys. 45 L86

    [10]

    Rashmi Kranti A Haldar S Gupta R S 2002 Solid-State Electronics 46 621

    [11]

    Tan I H Snider G L Chang L D Hu E L 1990 J. Appl. Phys. 68 4071

    [12]

    Ando T 1982 J. Phys. Soc. Japan 51 3893

    [13]

    Stern F, Dassarma S 1984 Phys. Rev. B 30 840

    [14]

    Kong Y C, Zheng Y D, Chu R M, Gu S L 2003 Aata Phys. Sin. 52 1756 (in Chinese) [孔月婵, 郑有炓, 储荣明, 顾书林 2003 物理学报 52 1756]

    [15]

    Yu L 2006 Semiconductor Heterostructure Physics (2nd Edn.) (Beijng: Science Press) pp30-40, 119-137, 271-306 (in Chinese) [虞丽 2006 半导体异质结物理 (第二版) (北京: 科学出版社) 第30—40页, 第119—137页, 第271—306页]

    [16]

    Vurgaftman I Meyer J R Ram-Mohan L R 2001 J. Appl. Phys. 89 5815

    [17]

    Levinshtein M E (Translated by Yang S R) 2003 Properties of Advanced Semiconductor Materials (Beijing: Chemical Industry Press) pp1, 2 42, 43 (in Chinese) [Michael E Levinshtein 著, 杨树人 译 2003 先进半导体材料性能与数据手册 (北京: 化学工业出版社) 第1, 2页, 第42, 43页]

  • [1] 王苏杰, 李树强, 吴小明, 陈芳, 江风益. 热退火处理对AuGeNi/n-AlGaInP欧姆接触性能的影响. 物理学报, 2020, 69(4): 048103. doi: 10.7498/aps.69.20191720
    [2] 何天立, 魏鸿源, 李成明, 李庚伟. n型GaN过渡族难熔金属欧姆电极对比. 物理学报, 2019, 68(20): 206101. doi: 10.7498/aps.68.20190717
    [3] 王尘, 许怡红, 李成, 林海军, 赵铭杰. 基于两步退火法提升Al/n+Ge欧姆接触及Ge n+/p结二极管性能. 物理学报, 2019, 68(17): 178501. doi: 10.7498/aps.68.20190699
    [4] 魏政鸿, 云峰, 丁文, 黄亚平, 王宏, 李强, 张烨, 郭茂峰, 刘硕, 吴红斌. 低接触电阻率Ni/Ag/Ti/Au反射镜电极的研究. 物理学报, 2015, 64(12): 127304. doi: 10.7498/aps.64.127304
    [5] 朱彦旭, 曹伟伟, 徐晨, 邓叶, 邹德恕. GaN HEMT欧姆接触模式对电学特性的影响. 物理学报, 2014, 63(11): 117302. doi: 10.7498/aps.63.117302
    [6] 黄亚平, 云峰, 丁文, 王越, 王宏, 赵宇坤, 张烨, 郭茂峰, 侯洵, 刘硕. Ni/Ag/Ti/Au与p-GaN的欧姆接触性能及光反射率. 物理学报, 2014, 63(12): 127302. doi: 10.7498/aps.63.127302
    [7] 张孝富, 李豫东, 郭旗, 罗木昌, 何承发, 于新, 申志辉, 张兴尧, 邓伟, 吴正新. 60Coγ射线对高铝组分Al0.5Ga0.5N基p-i-n日盲型光探测器理想因子的影响. 物理学报, 2013, 62(7): 076106. doi: 10.7498/aps.62.076106
    [8] 李晓静, 赵德刚, 何晓光, 吴亮亮, 李亮, 杨静, 乐伶聪, 陈平, 刘宗顺, 江德生. 退火温度和退火气氛对Ni/Au与p-GaN之间欧姆接触性能的影响. 物理学报, 2013, 62(20): 206801. doi: 10.7498/aps.62.206801
    [9] 严启荣, 章勇, 闫其昂, 石培培, 郑树文, 牛巧利, 李述体, 范广涵. 反对称n-AlGaN层对GaN基双蓝光波长发光二极管性能的影响. 物理学报, 2012, 61(3): 036103. doi: 10.7498/aps.61.036103
    [10] 潘书万, 亓东峰, 陈松岩, 李成, 黄巍, 赖虹凯. Si(100)表面Se薄膜生长及其在Ti/Si欧姆接触中的应用. 物理学报, 2011, 60(9): 098108. doi: 10.7498/aps.60.098108
    [11] 封飞飞, 刘军林, 邱冲, 王光绪, 江风益. 硅衬底GaN基LED N极性n型欧姆接触研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5706-5709. doi: 10.7498/aps.59.5706
    [12] 黄维, 陈之战, 陈义, 施尔畏, 张静玉, 刘庆峰, 刘茜. 组合材料方法研究膜厚对Ni/SiC电极接触性质的影响. 物理学报, 2010, 59(5): 3466-3472. doi: 10.7498/aps.59.3466
    [13] 毛清华, 江风益, 程海英, 郑畅达. p-AlGaN电子阻挡层Al组分对Si衬底绿光LED性能影响的研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8078-8082. doi: 10.7498/aps.59.8078
    [14] 顾晓玲, 郭 霞, 吴 迪, 李一博, 沈光地. 表面InGaN厚度对GaN基发光二极管特性的影响. 物理学报, 2008, 57(2): 1220-1223. doi: 10.7498/aps.57.1220
    [15] 吕 玲, 龚 欣, 郝 跃. 感应耦合等离子体刻蚀p-GaN的表面特性. 物理学报, 2008, 57(2): 1128-1132. doi: 10.7498/aps.57.1128
    [16] 丁志博, 王 坤, 陈田祥, 陈 迪, 姚淑德. 氧气氛中p-GaN/Ni/Au电极在相同温度不同合金时间下的欧姆接触形成机制和扩散行为. 物理学报, 2008, 57(4): 2445-2449. doi: 10.7498/aps.57.2445
    [17] 游 达, 许金通, 汤英文, 何 政, 徐运华, 龚海梅. p型GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱中二维空穴气的研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6600-6605. doi: 10.7498/aps.55.6600
    [18] 孔月婵, 郑有炓, 周春红, 邓永桢, 顾书林, 沈 波, 张 荣, 韩 平, 江若琏, 施 毅. AlGaN/GaN异质结构中极化与势垒层掺杂对二维电子气的影响. 物理学报, 2004, 53(7): 2320-2324. doi: 10.7498/aps.53.2320
    [19] 孔月婵, 郑有炓, 储荣明, 顾书林. AlxGa1-xN/GaN异质结构中Al组分对二维电子气性质的影响. 物理学报, 2003, 52(7): 1756-1760. doi: 10.7498/aps.52.1756
    [20] 王印月, 甄聪棉, 龚恒翔, 阎志军, 王亚凡, 刘雪芹, 杨映虎, 何山虎. 传输线模型测量Au/Ti/p型金刚石薄膜的欧姆接触电阻率. 物理学报, 2000, 49(7): 1348-1351. doi: 10.7498/aps.49.1348
计量
  • 文章访问数:  7064
  • PDF下载量:  953
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-12
  • 修回日期:  2012-05-18
  • 刊出日期:  2012-11-05

/

返回文章
返回