电容-电压法研究AlxGa1-xN/GaN异质结压电极化效应

制备了基于调制掺杂Al0.22Ga0.78N/GaN异质结的Pt/Al0.22Ga0.78N/GaN肖特基二极管.由于Al0.22Ga0.78N势垒层中的极化场不同,不同Al0.22Ga0.78N势垒层厚度的二极管的电容-电压特性显著不同.根据对样品电容-电压特性的数值模拟,在Al0.22Ga0.78N势垒层厚度为30nm和45nm的样品中,异质界面的极化电荷面密度为6.78×1012cm-2.在Al0.22Ga0.78N势垒层厚度为75nm的样品中,极化电荷面密度降为1.30×1012cm-2.这种极化电荷面密度的降低是由于GaN上Al0.22Ga0.78N势垒层由于厚度增加而产生应变的部分弛豫.本工作也提供了一种定量表征AlxGa1-xN/GaN异质结中极化电荷面密度的方法.     

AlxGa1-xN/GaN调制掺杂异质结构的子带性质研究

通过低温和强磁场下的磁输运测量研究了Al0.22Ga0.78N/GaN调制掺杂异质结构中2DEG的子带占据性质和子带输运性质.在该异质结构的磁阻振荡中观察到了双子带占据现象,并发现2DEG的总浓度随第二子带浓度的变化呈线性关系.得到了该异质结构中第二子带被2DEG占据的阈值电子浓度为7.3×1012cm-2.采用迁移率谱技术得到了不同样品的分别对应于第一和第二子带的输运迁移率.发现当样品产生应变弛豫时第一子带的电子迁移率骤然下降,而且第二子带的电子迁移率远大于第一子带的电子迁移率.用电子波函数分布和应变弛豫时的失配位错散射解释了上述现象.同时进一步说明了界面粗糙散射和合金无序散射是决定AlxGa1-xN/GaN异质结构中2DEG迁移率的主要散射机理.     

Surface States in the AlxGa1-xN Barrier in AlxGa1-xN／GaN Heterostructures

Frequency-dependent capacitance-voltage (C-V) measurements have been performed on modulation-doped Al0.22 Ga0.78N/GaN heterostructures to investigate the characteristics of the surface states in the AlxGa1-xN barrier. Numerical fittings based on the experimental data indicate that there are surface states with high density locating on the AlxGa1-xN barrier. The density of the surface states is about 10^12cm^-2eV^-1, and the time constant is about 1μs. It is found that an insulating layer (Si3N4) between the metal contact and the surface of AlxGa1-xN can passlvate the surface states effectively.     

AlxGa1-xN/GaN异质结构中Al组分对二维电子气性质的影响

通过用数值计算方法自洽求解薛定谔方程和泊松方程,研究了Al组分对AlxGa1-xN/GaN异质结构二维电子气性质的影响,给出了AlxGa1-xN/GaN异质结构二维电子气分布和面密度,导带能带偏移以及子带中电子分布随AlxGa1-xN势垒层中Al组分的变化关系,并用AlxGa1-xN/GaN异质结构自发极化与压电极化机理和能带偏移对结果进行讨论分析.     

用肖特基电容电压特性数值模拟法确定调制掺杂Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结中的极化电荷

研究发展了用肖特基电容 电压特性数值模拟确定调制掺杂AlxGa1 -xN GaN异质结中极化电荷的方法 .在调制掺杂的Al0 2 2 Ga0 78N GaN异质结上制备了Pt肖特基接触 ,并对其进行了C V测量 .采用三维费米模型对调制掺杂的Al0 2 2 Ga0 78N GaN异质结上肖特基接触的C V特性进行了数值模拟 ,分析了改变样品参数对C V特性的影响 .利用改变极化电荷、n AlGaN层掺杂浓度和肖特基势垒高度对C V曲线不同部分位置和形状影响不同 ,可以精确地求取极化电荷面密度 .通过模拟 ,得到Al0 2 2 Ga0 78N厚度为 45nm的调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N GaN异质结界面附近极化电荷面密度为 6 78× 10 1 2 cm- 2 .     

p型GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变量子阱中二维空穴气的研究

对Ga面p型GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN应变异质结构中形成的二维空穴气(2DHG)进行了研究.首先基于半导体-绝缘体-半导体异质结构模型确定了应变异质中的临界厚度,然后自洽求解薛定谔方程和泊松方程,计算了当中间势垒层AlGaN处于完全应变状态和半应变状态两种条件下,顶层GaN及中间层AlGaN厚度的变化对2DHG分布的影响.计算结果表明,势垒层AlGaN和顶层GaN的应变状态和厚度对极化引起的2DHG面密度及分布有重要影响.在此基础上制备了p型GaN/Al0.35 Ga0.65N/GaN应变量子阱结构肖特基器件,并通过器件的C-V测试证实了异质结处2DHG的存在.器件响应光谱的测试结果表明,由于p型GaN/Al0.35Ga0.65N/GaN量子阱中强烈的极化作用和Stark效应使得器件零偏压和反向偏压时的响应光谱都向短波方向移动了10 nm,在零偏压下器件在280 nm处的峰值响应为0.022 A/W,在反向偏压为1 V时,峰值响应达到0.19 A/W,已经接近理论值.     

表面钝化前后Al0.22Ga0.78N/GaN异质结势垒层应变的高温特性

用高分辨X射线衍射仪(HRXRD)研究了表面钝化前后Al0.22Ga0.78N/GaN异质结势垒层应变的高温特性,温度变化范围从室温到813K.结果表明,对未钝化的异质结,当测试温度高于523K时,Al0.22Ga0.78N势垒层开始出现应变弛豫;钝化后,在Al0.22Ga0.78N势垒层中会产生一个附加的平面拉伸应变,并随着温度的增加,势垒层中的平面拉伸应变会呈现出一个初始的增加,接着应变将减小,对100nm厚的Al0.22Ga0.78N势垒层,应变只是轻微地减小,但对于50nm厚的Al0.22Ga0.78N势垒层,则出现了严重的应变弛豫现象.     

AlGaN/GaN异质结构中极化与势垒层掺杂对二维电子气的影响

从Ⅲ族氮化物中压电极化对应变弛豫度的依赖关系出发，通过自洽求解薛定谔方程和泊松方程,分别研究了自发极化、压电极化和AlGaN势垒层掺杂对AlxGa1-xN/GaN异质结构二维电子气的浓度、分布、面密度以及子带分布等性质的影响.结果表明：二维电子气性质强烈依赖于极化效应,不考虑AlGaN势垒层掺杂，当Al组分为0.3时，由极化导致的二维电子气浓度达1.6×10--13cm-2,其中压电极化对二维电子气贡献为0.7×10-13cm-2，略小于自发极化的贡献(0.9×10-13cm-2)，但为同一数量级，因而通过控制AlGaN层应变而改变极化对于提高二维电子气浓度至关重要. AlGaN势垒层掺杂对二维电子气的影响较弱, 当掺杂浓度从1×10-17增加到1×10-18cm-3时，二维电子气面密度增加0.2×10-13cm-2. 关键词： AlxGa1-xN/GaN 异质结构 二维电子气 自发极化 压电极化     

高线性度Al_xGa_(1-x)N/Al_yGa_(1-y)N/GaN高电子迁移率晶体管优化设计

对新型复合沟道AlxGa1-xN/AlyGa1-yN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)进行了优化设计.从半导体能带理论与量子阱理论出发,自洽求解了器件层结构参数对器件导带能级以及二维电子气(2DEG)中载流子浓度和横向电场的影响.用TCAD软件仿真得到了器件的层结构参数对器件性能的影响.结合理论分析和仿真结果确定了器件的最佳外延层结构Al0.31Ga0.69N/Al0.04Ga0.96N/GaNHEMT.对栅长1μm,栅宽100μm的器件仿真表明,器件的最大跨导为300mS/mm,且在栅极电压-2—1V的宽范围内跨导变化很小,表明器件具有较好的线性度;器件的最大电流密度为1300mA/mm,特征频率为11.5GHz,最大振荡频率为32.5GHz.     

Pt／Au Schottky Contacts to Modulation—Doped AlxGa1—xN／GaN Heterostructures Using Pre—deposition Surface Treatment

Pt/Au Schottky contacts were fabricated on modulation-doped Al0.22GaN0.78/GaN heterostructures,Some different pre-deposition surface treatments were used to prevent the formation of the native oxide layer on the Al0.22GaN0.78 surface,X-ray photoelectron spectroscopy measurements indicate that the pre-deposition surface treatment with boiling(NH4)2S solution can remove the native oxide layer on the Al0.22Ga0.78N surface effectively.The highest Schottky barrier height of 1.13eV was obtained on the (NH4)2S-treated Al0.22GaN0.78/GaN heterostructure.     

Sputtering yield measurements on H. C. P. and F. C. C. cobalt V. S. chernysh

A computer code previously set up to simulate ion penetration in amorphous solids has been extended to handle with recoil phenomena. Preliminary results are compared with existing experimental data.     

Linear and Nonlinear Raman Spectroscopy onⅡ-Ⅵ Semiconductor Quantum Wires and Dots

1.ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＮａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓｗｉｔｈｓｐａｔｉａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆｆｅｗｎａｎｏｍｅｔｅｒｓａｎｄｌｅｓｓｓｈｏｗｃｅｒｔａｉｎｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ｔｈａｔａｒｅｑｕｉｔｅ?..     

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Ｔｈｅｎｂｕｔａｎｅｍｏｌｅｃｕｌｅｉｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｗｈｅｒｅｍｏｒｅｔｈａｎｏｎｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｏｎｆｏｒｍｅｒｃａｎｅｘｉｓｔ.Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｍａｎｙｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃａｎ?..     

h.c.p.-f.c.c. phase transition in solid parahydrogen

The difference of free energies for the h.c.p. and f.c.c. parahydrogen is calculated as a function of molar volume. It is shown that the observed transition in solid parahydrogen¹ can be explained by differences in the structure of the cubic and quartic anharmonic terms.