AlN插入层对硅衬底GaN薄膜生长的影响

利用金属有机化合物气相外延沉积技术在2inch(5.08cm)Si(111)图形衬底上生长了GaN外延薄膜,在Al组分渐变AlGaN缓冲层与GaN成核层之间引入了AlN插入层,研究了AlN插入层对GaN薄膜生长的影响。结果表明,随着AlN插入层厚度的增加,GaN外延膜(002)面与(102)面X射线衍射摇摆曲线半峰全宽明显变小,晶体质量变好,同时外延膜在放置过程中所产生的裂纹密度逐渐减小直至不产生裂纹。原因在于AlN插入层的厚度对GaN成核层的生长模式有明显影响,较厚的AlN插入层使GaN成核层倾向于岛状生长,造成后续生长的nGaN外延膜具有更多的侧向外延成分,从而降低了GaN外延膜中的位错密度,减少了GaN外延膜中的残余张应力。同时还提出了一种利用荧光显微镜观察黄带发光形貌来表征GaN成核层形貌和生长模式的新方法。     

Effects of Carrier Gas on Carbon Incorporation in GaN

GaN epitaxial layers were grown on Si （111） substrates by metal organic chemical vapor deposition. Carbon concentrations in the films grown in different ambients were measured by secondary ion mass spectrometry. The results show that the carbon incorporation is strongly dependent on the H2 flow rate when the NH3 flow rate is small, but insensitive to the H2 flow rate when the NH3 flow rate is sufficient large. We conclude that H2 can inhibit the dissociation of NH3 and result in a less active N source; an insufficiently active N source causes more N vacancies, which enhances carbon incorporation.     

Effects of Annealing on Schottky Characteristics in A1GaN/GaN HEMT with Transparent Gate Electrode

A1GaN/GaN heterostructure transistors are promising for power and switching applications. In addition, the transparent wide band-gap A1GaN/GaN heterostructure systems have received considerable attention to transparent electronics. Nowdays, Al-doped ZnO （AZO） thin film plays an increas- ingly important role in various fields of transparent electronics.The AZO-gated A1GaN/GaN HEMT with good dc characteristics and frequency character- istics has been reported. Annealing is widely used to improve the electri- cal characteristics of A1GaN/GaN HEMTs. It is re- ported that the Schottky leakage current can be re- duced by over four orders of magnitude by annealing in an A1GaN/GaN heterostructure with ITO/Ni/Au electrode. Pei et al. reported that the transparency of Ni/ITO gates of A1GaN/GaN HEMTs has been sig- nificantly improved after annealing. However, the evaluation of Schottky C V characteristics was ab- sent. Up to now, few results are reported on the Schot- tky annealing characteristics of AZO in A1GaN/GaN HEMT. Thus the effects of annealing on the leakage current, transparency and interface states character- istics need further study.     

空间用GaN功率器件单粒子烧毁效应激光定量模拟技术研究

利用飞秒脉冲激光对氮化镓(GaN)功率器件进行单粒子烧毁效应定量评估技术研究,针对器件结构建立脉冲激光有效能量传输模型,理论计算了激光有效能量与重离子线性能量传输(LET)的等效关系并开展了试验验证.考虑器件材料反射率与吸收系数对激光的影响,针对介质层界面间的激光多次反射进行参数修正,减小有源区有效能量计算误差.选择一款氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与一款肖特基势垒二极管(SBD)功率器件作为典型案例,分别开展飞秒脉冲激光正面与背部辐照试验,计算诱发单粒子烧毁的有效能量,并得到不同入射激光波长的烧毁等效LET阈值,对比了模型理论计算值与实际测量值.同时,研究结果对材料参数未知的GaN功率器件,提供了正面与背部辐照模型的激光试验波长选择参考.该工作将为激光定量评估空间用GaN等宽禁带半导体器件的单粒子烧毁效应机理研究及加固设计与验证提供技术支撑.     

Zn掺杂Z形GaN纳米线的制备及表征

本文以氧化镓、氧化锌和氨气为原料,通过常压化学气相沉积法(APCVD)在Au/Si(100)衬底上成功生长出了Zn掺杂的"Z"形GaN纳米线。利用场发射扫描电镜(FESEM)、X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、光致发光谱(PL)等测试方法对样品的形貌、晶体结构及光学性质进行了表征。结果表明:在温度为950℃,氧化镓和氧化锌的质量比为8∶1的条件下,制备出的Zn掺杂Z形GaN单晶纳米线直径为70 nm、长度为数十个微米,生长机理遵循VLS机制。Zn元素的掺杂使GaN纳米线在420 nm处出现了光致发光峰,发光性能有所改善。     

苏州纳米所GaN/Si功率开关器件研究获得重要突破

随着能效标准不断提高,基于硅(Si)材料的功率器件改进空间越来越小;人们将目光投向新材料领域,以期实现根本改进,从而引发新一代功率器件技术的革命性突破。众多新材料中,基于氮化镓(GaN)的复合材料最引人关注。GaN基功率器件具有击穿电压高、电流密度大、开关速度快、工作温度高等优点,性能远优     

压电—光电效应可将LED效能提升4倍

据美国物理学家组织网报道,美国佐治亚理工学院的研究人员利用氧化锌纳米线大幅提升了氮化镓发光二极管(LED)将电流转化为紫外线的效能。这个装置被认为是首个通过压电—光电效应在压电材料中产生电荷,从而使自身性能大幅提升的LED。相关研究报告发表在近期出版的《纳米快报》杂志上。通过在纳米线上施加机械应变,佐治亚理工学院的研究人员在其中制造了压电电势。该电势被用于调整电荷的传输,并加强LED的载子注入。这种压电电势对于光电设备的控制被称为压电—光电效应。这一效应可增加电子和空穴重新结合以产生光子的速率,并通过提升发光强度和增加注入电流,加强设备的外部     

蓝宝石衬底上GaN薄膜的结构和光学特性表征

采用低压金属有机化学气相沉积(LPMOCVD)法,成功地在(0001)晶向的蓝宝石(Al2O3)衬底上制备了高质量的GaN薄膜.并利用X射线衍射(XRD)谱和椭圆偏振光谱(SE)对其结构和光学特性作了表征.XRD谱中,在34.5°和72.9°附近出现了两个尖锐的衍射峰,分析表明这两个衍射峰分别对应纤锌矿(Wurtzite) 结构GaN薄膜的(0002)和(0004)晶向.其中GaN (0002)晶向衍射峰的半高宽(FWHM)很窄,只有0.1°左右,并且GaN(0004)晶向衍射峰强度很强,二者均证实了采用LPMOCVD法制备的GaN薄膜具有高的质量.在介电函数和反射谱中,GaN高的透明性(＜3.44eV)诱导了强的干涉振荡.室温下拟合出的表征带间跃迁的光学带隙约为3.44eV.     

GaN单晶衬底上同质外延界面杂质的研究

氮化镓单晶衬底上的同质外延具有显著的优势,但是二次生长界面上的杂质聚集一直是困扰同质外延广泛应用的难题,特别是对电子器件会带来沟道效应,对激光器应用会影响谐振腔中的光场分布。本文通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)生长的原位处理,实现了界面杂质聚集的有效抑制。研究发现,界面上的主要杂质是C、H、O和Si,其中C、H、O可以通过原位热清洗去除;界面Si聚集的问题主要是由衬底外延片保存过程中暴露空气带来的,其次是氮化镓衬底中Si背底浓度,在外延过程中,生长载气对氮化镓单晶衬底不稳定的N面造成刻蚀,释放的杂质元素会对二次生长界面产生影响,本文较系统地阐明了界面杂质的形成机制,并提出了解决方案。     

离子注入n型GaN光致发光谱中宽黄光发射带研究

利用离子注入方法和光致发光技术系统研究了注入离子对n型GaN宽黄光发射带的影响.实验采用的注入离子为：N，O，Mg，Si和Ga，剂量分别为10¹³，10¹⁴，10¹⁵和10¹⁶/cm²，注入温度为室温.注入后的样品在900 ℃流动氮气环境下进行热退火，退火时间为10 min，并对退火前后的样品分别进行室温光致发光测量.通过实验数据的分析，独立提出了提取注入离子对晶体黄光发光特性影响的半经验模型.利用该模型导出的公式，可以确定注入的N，O，Ga，Mg和Si离子对黄光发射带的影响随注入剂量的变化关系以及该影响的相对强弱. 关键词： 氮化镓 光致发光谱 离子注入