GaN基外延材料缺陷與應(yīng)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(dǎo)體，正得到日趨廣泛的應(yīng)用，但是由于缺少實用的同質(zhì)襯底，導(dǎo)致依靠異質(zhì)外延生長的Ⅲ族氮化物材料具有很高的缺陷密度，晶體質(zhì)量不高，器件應(yīng)用受到了不良的影響。所以，材料缺陷對光學(xué)電學(xué)性質(zhì)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(xué)術(shù)界關(guān)心的熱點。本文從缺陷性質(zhì)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(yīng)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(guān)注的非極性面GaN

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

3、AlN帽層會使AlGaN勢壘層應(yīng)變弛豫更為嚴(yán)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(yīng)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(yīng)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