非極性GaN載流子各向異性輸運(yùn)特性研究.pdf

1、GaN基半導(dǎo)體材料是最為重要的一類寬禁帶直接帶隙半導(dǎo)體材料，GaN材料由于具有電子漂移飽和速度高、禁帶寬度大、導(dǎo)電性能良好、化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在照明、導(dǎo)彈、雷達(dá)、通信、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的GaN在極性c面上生長(zhǎng)，GaN基高電子遷移率晶體管的出色性能主要是因?yàn)锳lGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面存在著高密度和高遷移率的二維電子氣(2DEG)，但是它所引入的極化效應(yīng)對(duì)光器件性能是有害的。所以對(duì)非極性GaN材料的研究具有重要的

2、技術(shù)意義。非極性GaN材料載流子輸運(yùn)特性有明顯的各向異性，根據(jù)實(shí)現(xiàn)觀察該現(xiàn)象與材料中高密度的層錯(cuò)有關(guān)。
　　本研究主要探討了非極性GaN的各種載流子散射機(jī)制的原理以及它的電子和空穴遷移率的各向異性的性質(zhì)，得出的主要結(jié)論有：⑴通常情況下，對(duì)非極性GaN中的電子和空穴的輸運(yùn)特性分析應(yīng)采用非簡(jiǎn)并理論模型。⑵在不考慮層錯(cuò)散射情況下，電子遷移率隨電子密度或溫度的變化趨勢(shì)均為先上升后下降，在考慮層錯(cuò)散射后，電子的x方向遷移率 BSFxm和y方

3、向遷移率 BSFym隨電子密度或溫度的變化趨勢(shì)仍為先上升后下降， BSFxm總體上低于BSFym，但和m的差異即各向異性隨著電子密度或溫度上升而減小。這種變化趨勢(shì)不僅受到其他散射機(jī)制動(dòng)量弛豫時(shí)間的影響，也受到電子隧穿通過層錯(cuò)的傳輸系數(shù)的影響，是兩者聯(lián)合作用的結(jié)果。⑶不論考慮層錯(cuò)散射與否，空穴遷移率隨空穴密度或溫度的變化趨勢(shì)與電子相似，考慮層錯(cuò)后的空穴遷移率 BSFxm和BSFym的差異即各向異性隨著空穴密度或溫度上升而減小。這種變化趨勢(shì)