分子束外延生長(zhǎng)InP基贗配高電子遷移率晶體管外延材料.pdf

1、InP是一種優(yōu)良的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料，它廣泛應(yīng)用于微波毫米波器件領(lǐng)域。高電子遷移率晶體管(HEMT)是基于異質(zhì)結(jié)調(diào)制摻雜發(fā)展起來(lái)的一種高頻高速半導(dǎo)體器件。InPPHEMT的高頻、低噪聲性能十分優(yōu)越，但是功率性能有待于進(jìn)一步提高。電子遷移率(μn)和二維電子氣(2-DEG)面密度(ns)是影響InPPHEMT器件功率性能的兩個(gè)重要因素。因此，研究影響μn和ns的主要因素對(duì)制備高μn×ns參數(shù)值的InPPHEMT外延材料具有十分重要的

2、意義。 本論文研究了單側(cè)摻雜和雙側(cè)摻雜、隔離層(spacer)厚度、溝道In組分和不同溝道量子阱結(jié)構(gòu)對(duì)μn和ns的影響。我們用分子束外延(MBE)技術(shù)制備了樣品，用原子力顯微鏡(AFM)、霍爾(Hall)、電化學(xué)C-V、光熒光測(cè)試系統(tǒng)、X射線雙晶衍射等測(cè)試方法對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)試。 通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)如下結(jié)論： 1、室溫和77K下，雙側(cè)摻雜樣品的ns比單側(cè)摻雜樣品都高出約50％，而單側(cè)摻雜樣品的μn比雙側(cè)摻雜樣品

3、分別高出約12％，29％。說(shuō)明雙側(cè)摻雜結(jié)構(gòu)提高了ns，但是增加了電離雜質(zhì)散射和界面粗糙度散射，降低了μn。 2、Spacer層厚度對(duì)μn和ns的影響是相反的。Spacer層越厚，自由電子向溝道內(nèi)的轉(zhuǎn)移率越低，導(dǎo)致ns降低，但是同時(shí)減小了電離雜質(zhì)散射，使得μn上升。溝道上側(cè)和下側(cè)Spacer層厚度分別為55A、50A時(shí)，μn×ns值最好。 3、溝道In組分對(duì)提高μn和ns有一定的作用，但是如果In組分過(guò)大，反而會(huì)影響生長(zhǎng)質(zhì)

4、量，造成μn和ns下降。單側(cè)摻雜和雙側(cè)摻雜樣品都在溝道In組分為65％時(shí)，μn×ns值最好。 4、室溫和77K下，方形量子阱樣品的μn×ns值最好，而V形和雙方形量子阱結(jié)構(gòu)樣品的ns大于方形量子阱樣品，但是μn較低，μn×ns參數(shù)不如方形樣品。 在以上研究的基礎(chǔ)上，用MBE技術(shù)制備出高μn×ns參數(shù)值的單側(cè)摻雜和雙側(cè)摻雜InPPHEMT外延材料。室溫和77K下，單側(cè)摻雜樣品的μn×ns分別達(dá)到3.43×1016/V·s、