用于深紫外光電器件的AlxGa1-xN基外延材料生長與摻雜研究.pdf

1、AlxGa1-xN是直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐高溫,抗輻射,波長在200nm~365nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),在生物制劑探測與生化武器預(yù)警、水與空氣凈化、殺菌與消毒、半導(dǎo)體固態(tài)照明等等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　本論文針對AlxGa1-xN基紫外光電器件結(jié)構(gòu)中存在的問題,采用MOCVD(金屬有機化合物氣相外延法),對AlN模板生長、高Al組分AlGaN材料的生長以及n型摻雜、p型GaN摻雜進行了研究。利用X射線雙晶衍射

2、儀(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)、透射譜測試、Hall測試等手段,對各外延材料的晶體質(zhì)量、表面形貌和電學(xué)性能進行了表征。具體內(nèi)容如下:
　　1.采用兩步法生長(低溫成核層+高溫脈沖原子外延層)進行高質(zhì)量AlN模板的生長。研究了低溫成核層的溫度、高溫PALE層Ⅴ/Ⅲ對AlN材料質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,溫度的適當(dāng)升高能夠促進低溫成核點變大,有利于高溫PALEAlN層的生長;隨Ⅴ/Ⅲ的減小,TMA的遷移距離增加,有利于三維島狀成核點愈

3、合,形成二維生長,提高表面形貌。
　　2.在AlN模板上通過超晶格技術(shù)生長高Al組分n-AlGaN材料。研究了SiH4/(TMA+TEG)對n-AlGaN材料質(zhì)量的影響。結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi),提高SiH4濃度,有利于降低點缺陷,緩解應(yīng)力,進而降低刃位錯密度,提高載流子濃度,降低電阻率。另外,Al組分提高的時候,導(dǎo)電性能降低,這是由于Si的激活能隨著Al組分的提高而變大了。
　　3.在AlN模板上生長p-GaN材料。研究了退