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GaN及其三元化合物在制备高亮度蓝光、绿光和白光发光二极管(LED),短波长激光器,紫外光探测器和高温电子器件等方面有着广泛的应用与丰富的物理内容,开创了第三代半导体材料与器件研究的新领域。但是,p-GaN的欧姆接触,以及p-GaN的体电阻一直是氮化物半导体器件发展中的一个关键问题。本论文对上述问题进行系统研究外,同时研究了p-AIGaN/GaN超晶格的垂直电导率。取得的主要结果如下:
我们提出了一种修正的传输线方法来测量接触电阻,这种方法能将电流从金属电极流入半导体时的接触电阻Rcl与电流从半导体流入电极时的接触电阻Rco区分开来,因此对表征非理想欧姆接触情况有重要意义。当R<,CI>=Rco时,这种方法退化为传统的传输线方法。我们运用这种方法研究了n型和p型GaN上的接触特性,通过变温测量,还得到了合金的Ni/Au电极与P型GaN接触的输运机制和势垒信息。
通过优化Mg流量和反应室压力,降低了P型GaN的电阻。变温霍尔实验表明,当Mg的流量从700sccm降到140sccm时,样品的空穴浓度和迁移率明显提高,电阻率降低了一个数量级。我们认为Mg的流量过高时,空穴浓度随掺杂浓度的增加而降低是由于施主型缺陷的自补偿引起的。当温度T>250K时,迁移率的对数与温度的关系近似呈μ<,p>T<-3/2>,晶格散射成为影响样品迁移率的主要因素。XRD实验表明随着掺杂浓度的减少,样品的位错密度降低,晶体质量提高。
对p-AIGaN/GaN超晶格的垂直方向电导率进行了理论和实验研究。首次通过实验测得我们的p-Al<,0.1>Ga<,0.9>N/GaN(3nm/3nm)超晶格的垂直方向电导率为1.35x10<-5>Scm<-1>,与运用顺序隧穿势垒模型基础上并考虑费米分布的理论计算值2.25x10<-5>Scm<-1>相吻合。
本文对一些常用的半导体测量方法,从基本理论,实验手段以及分析方法等方面做了具体阐释。