GaN基外延材料缺陷與應變分析及缺陷抑制方法研究.pdf

1、GaN作為第三代(寬禁帶)半導體，正得到日趨廣泛的應用，但是由于缺少實用的同質襯底，導致依靠異質外延生長的Ⅲ族氮化物材料具有很高的缺陷密度，晶體質量不高，器件應用受到了不良的影響。所以，材料缺陷對光學電學性質的具體影響和機制，以及缺陷尤其是位錯密度的降低方法一直都是學術界關心的熱點。本文從缺陷性質分析與缺陷抑制方法兩方面謀篇。首先研究了帽層引入的勢壘層應變以及失配位錯對二維電子氣輸運特性的影響；然后研究了近來廣泛受到關注的非極性面GaN

2、中主要缺陷的表征，及其與各向異性應變之間的關系；最后在實際生長中，使用了同質外延和創(chuàng)新性的缺陷選擇腐蝕的復合外延方法，有效降低了位錯密度。
　　 本文的主要工作與結論如下：
　　 1.通過不同種類材料中帽層結構的對比，得出通過帽層結構能夠調節(jié)勢壘層的應變狀態(tài)與位錯密度進而影響二維電子氣輸運性能的結論。相比于沒有帽層的AlGaN/GaN異質結構，GaN帽層能夠使AlGaN勢壘層應變弛豫變小，從而改善二維電子氣的電學特性；而

3、AlN帽層會使AlGaN勢壘層應變弛豫更為嚴重，使得材料輸運特性惡化。
　　 2.建立了一種快速無損測定非極性GaN外延膜中堆垛層錯相對密度的有效方法，并對不同生長方法得到的非極性α面GaN樣品進行了深入分析。研究表明，在α面GaN中各向異性的應變能夠通過堆垛層錯得到部分釋放；另一方面，首次發(fā)現(xiàn)了在非極性GaN中摻雜型缺陷會引入靜液壓應變。
　　 3.搭建了一套使用熔融氫氧化鉀與熱磷酸的缺陷選擇性腐蝕系統(tǒng)。通過改變腐蝕時