纖鋅礦n-GaN的補(bǔ)償度及遷移率模型.pdf

1、Chin等人以載流子濃度和補(bǔ)償度為參量，運(yùn)用變分原理從理論上計(jì)算得到了室溫電子遷移率的變化圖線，他們的研究成果，被大量文獻(xiàn)引用來(lái)評(píng)估GaN材料的補(bǔ)償度。然而，根據(jù)他們的圖象比對(duì)得到的補(bǔ)償度有時(shí)比實(shí)際變溫霍耳測(cè)量擬合得到的值大很多，并且，遷移率與載流子濃度和補(bǔ)償度的復(fù)雜關(guān)系僅以圖線描述而沒(méi)有補(bǔ)償度的數(shù)學(xué)解析式，給材料分析和器件設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。為此，本論文基于Chin等人的遷移率模型，應(yīng)用數(shù)值方法，將補(bǔ)償度表示為載流子濃度和遷移率的解析模型函

2、數(shù)，并通過(guò)計(jì)算導(dǎo)出了摻硅GaN補(bǔ)償度計(jì)算模型；本論文還將Chin等人的77K溫度下纖鋅礦n-GaN的遷移率模型用解析函數(shù)表示了出來(lái)、并導(dǎo)出了77K溫度下纖鋅礦n-GaN的補(bǔ)償度模型。此外，本論文還對(duì)以載流子濃度和位錯(cuò)密度為參量的遷移率模型，及GaN外延層的晶格失配度進(jìn)行了詳細(xì)的討論。結(jié)果表明： 1．計(jì)算纖鋅礦n-GaN的補(bǔ)償度必須區(qū)分嚴(yán)格非故意摻雜和硅摻雜。對(duì)于嚴(yán)格非故意摻雜樣品，本文基于Chin理論的模型值和理論值在載流子濃度

3、10<'16>～10<'20>cm <'-3>范圍內(nèi)吻合得很好。樣品變溫霍耳測(cè)量擬合得到的室溫補(bǔ)償度與模型值比較表明，對(duì)于嚴(yán)格非故意摻雜樣品和摻Si樣品，載流子濃度分別在10<'16>～10<'20>cm<'-3>和3×10<'16>～10<'18>cm<'-3>范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)擬合值和模型值吻合得很好。本文認(rèn)為，Si在GaN中是高效摻雜劑，高溫生長(zhǎng)的非故意摻雜樣品由于生長(zhǎng)條件如源材料等問(wèn)題可能導(dǎo)致Si含量較高，從而施主濃度升高降低補(bǔ)償度。

4、 2． 77K溫度下的n-GaN補(bǔ)償度模型值和理論值及變溫霍耳測(cè)量擬合值三者比較表明，對(duì)非故意摻雜或摻Si樣品，載流子濃度在10<'16>～10<'19>cm<'-3>范圍內(nèi)，三者吻合得非常好。這表明，只有在高溫條件下，Si雜質(zhì)才表現(xiàn)出高效摻雜劑特性，對(duì)補(bǔ)償度產(chǎn)生重要影響。 3．螺位錯(cuò)密度，刃位錯(cuò)密度及位錯(cuò)間的相互作用對(duì)遷移率均產(chǎn)生重要影響；目前許多文獻(xiàn)從理論上提出的以載流子濃度和位錯(cuò)密度為參量的遷移率理論模型，盡管有合