论文部分内容阅读
GaN是直接带隙半导体材料,以其禁带宽度大、电子饱和漂移速度大、熔点高、热导率高、抗辐射能力强和化学稳定性好等优点成为制造短波长光发射器件及高温、高频、大功率电子器件的理想材料。这些光电子器件包括半导体发光二极管(LED),激光器(LD),紫外光探测器(UV-detector),金属半导体场效应晶体管(MESFET),高电子迁移率晶体管(HEMT),以及调制掺杂的场效应晶体管(MODFET)等。 九十年代以来,在先进制备技术的基础上,GaN基LEDs和LDs分别研制成功,其中蓝宝石衬底上的LEDs已经进入了商品化。GaN基微电子器件也得到了广泛的关注,取得了一定的研究进展。在国内,GaN基微电子器件的研究刚开始起步,制备GaN分立器件的工艺尚处于探索研究阶段,特别是受AlGaN/GaN二维电子气材料来源的限制,国内AlGaN/GaN基的场效应晶体管的研究开展得较少,关于肖特基整流二极管的研究更少。本论文在系统总结了国内外GaN材料制备和器件应用的研究历史和现状的基础上,对金属与n型GaN的欧姆接触进行了较细致的研究,计算出接触电阻率,并在此基础上制备了AlGaN基肖特基二极管原型器件,向GaN及其合金的微电子器件研究迈出了重要一步。另一项主要工作是对石英衬底上多晶GaN的外延生长进行了研究。 主要工作如下: 1、研究了Al单层及Ti/Al双层电极与n型GaN在不同退火条件下的欧姆接触情况,并用挖补圆盘法计算出接触电阻率。其中Ti/Al双层电极与n型GaN的接触电阻率最低可达到2.17×10-4Ωcm2。 2、利用Ti/Al双层电极作欧姆接触,Au电极作肖特基接触,制造出AlGaN基肖特基二极管原型器件。国内首次采用变温Ⅰ-Ⅴ测试方法对该二极管的Au/AlGaN肖特基接触的势垒高度进行了标定。经计算,其势垒高度为1.08eV。 3、采用金属镓层氮化技术,利用我们自行改造的热蒸发设备和氨气氮化设备,在无定形石英衬底上生长出具有择优取向的多晶GaN,取得了一些阶段性的成果。