Pd/p-GaN欧姆接触退化机理

近几年,Ⅲ-Ⅴ族半导体GaN由于其宽直接带隙,在高温、高功率器件方面得到了广泛研究。但是,目前GaN器件的性能依然受到了p型欧姆接触性能不良的限制,在长期使用过程或高温环境中激光器等器件性能退化严重。因此,获得性能优异的p-GaN接触仍然是一个巨大的挑战。虽然Pd基的金属体系已然在p-GaN获得了欧姆接触,但是Pd与GaN接触之后的微观结构及其高温特性尚不为人知。本文针对常用于p型GaN接触的第一层金属Pd材料,讨论了Pd/p-GaN接触界面的特性和退化机制。通过四探针测试仪、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)实验测试和分析对比,发现Pd/p-GaN界面受到氧气和温度影响的退化过程。高温退火在界面处促成Ga-Pd合金相生成利于形成良好的接触,但是在有氧参与的情况下,金属的氧化反应超越其他因素成为主导,致使界面和性能发生明显的退化。温度越高退化越严重,甚至表面形貌状态完全改变,由平滑的原子台阶形貌转化呈现出树枝状晶粒状态。因此,保持Pd与p-GaN界面清洁、控制界面的氧成分不仅是形成合金态获得良好接触的关键,而且也关系着器件的长期稳定和可靠,是防止器件性能衰减和退化要害所在。