異質(zhì)結(jié)構(gòu)的微區(qū)C-V特性表征方法的研究.pdf

1、AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)為當(dāng)前微波頻段高壓、高功率器件的理想結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)極化效應(yīng)對其界面處二維電子氣的濃度有重要影響,成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
　　本文探索了以掃描探針顯微鏡（SPM）為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)微區(qū)界面特性的C-V表征方法，利用SPM的微區(qū)表征優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)C-V特性的微區(qū)表征，從而為實(shí)現(xiàn)對異質(zhì)結(jié)構(gòu)中極化對界面二維電子氣影響等的進(jìn)一步研究提供試驗(yàn)平臺(tái)和數(shù)據(jù)。
　　采用SPM尖銳探針針尖作為電極，測量的電容十分微小（10-18F量級

2、），易受噪聲的干擾。因此，電容測量的關(guān)鍵不僅是實(shí)現(xiàn)對微區(qū)微小電容的測量，而且要控制系統(tǒng)中各個(gè)部分和外界的噪聲。同時(shí)，測量平臺(tái)過大的背底電容會(huì)降低分辨率甚至使系統(tǒng)無法正常工作。本文利用電流法在低頻（小于100KHz）下利用鎖相放大技術(shù)實(shí)現(xiàn)了微區(qū)電容的定量測量，電容的分辨率達(dá)到10×10-18F。
　　為了提高測量精度和效率，針對GPIB總線和PCI總線通訊的兩類儀器，本文設(shè)計(jì)了測量系統(tǒng)的控制軟件。由于測量系統(tǒng)需要各種校正，所以測量參

3、數(shù)和測量數(shù)據(jù)的數(shù)量大和類型多，本文設(shè)計(jì)了可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，且提供了各類數(shù)據(jù)的操作方法。同時(shí)，軟件上對噪聲進(jìn)行了有效的處理。
　　為了計(jì)算二維電子氣的濃度，C-V法中必須已知電容的有效面積。由于微小不規(guī)則針尖作為電極，電容成分復(fù)雜，有效面積難以確定。本文通過測量針尖與金屬平板之間的作用力與距離的曲線，建立了有效的針尖模型，計(jì)算得到了針尖頂端的有效半徑。為了定量測量作用力的大小，本文設(shè)計(jì)了彈性懸臂偏移量與SPM系統(tǒng)對應(yīng)輸出電壓的比例關(guān)