GaN材料退火溫度研究

1、GaN材料退火溫度研究GaN材料退火溫度研究【文獻(xiàn)閱讀及相關(guān)背景文獻(xiàn)閱讀及相關(guān)背景】三代半導(dǎo)體材料： 第一代：Ge 、Si 第二代：GaAs、InP化合物 第三代：GaN、SiC、金剛石等 GaN是目前全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)。 GaN材料退火溫度研究GaN的主要用途： 制造發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器等發(fā)光二極管的主要原理： 發(fā)光二極管的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)PN結(jié)，利用外電源向PN結(jié)注入電子來發(fā)光。常態(tài)下電子和空穴不能發(fā)生自發(fā)復(fù)合。但如果給PN結(jié)加以足夠高的正向電壓，電子可與空穴相遇，便產(chǎn)生了發(fā)光復(fù)合，所發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射。 GaN材料退火溫度研究GaN的優(yōu)點(diǎn)： 發(fā)光性能好，波長短，在藍(lán)紫波段能夠

2、提供較高能量的光束。 可以進(jìn)一步得到白光二極管，它的亮度大，發(fā)光效率高，是一種理想的照明光源。 GaN材料退火溫度研究GaN的制備： GaN的晶體結(jié)構(gòu)有纖鋅礦和閃鋅礦兩類。 GaN的單晶極難得到。 藍(lán)寶石與氮化鎵的晶格并不完全匹配，導(dǎo)致晶體缺陷。GaN材料退火溫度研究P型GaN制備的困難： 摻雜材料Mg大量與H形成MgH鍵（MgH complex） GaN材料退火溫度研究激活的嘗試： Nakamura：N2氛圍保護(hù)下退火或低能電子束照射 Sugiura等：無H生長 Miyachi：伴隨少數(shù)載流子注入的退火激活 Prior：高于1000快速退火GaN材料退火溫度研究方法的改進(jìn)： Hull等：Mg

3、摻雜GaN在空氣中退火 等：降低快速退火的溫度并縮短退火時(shí)間GaN材料退火溫度研究數(shù)據(jù)的取得： 霍耳測量。為了避免肖特基勢壘，一般蒸鍍電極以得到較好的歐姆接觸。GaN材料退火溫度研究 試驗(yàn)原理試驗(yàn)原理 1、退火、退火 2、霍耳測量、霍耳測量GaN材料退火溫度研究退退火火P型GaN一直是應(yīng)用的主要障礙之一 取得突破的原因之一是用Mg進(jìn)行P型高濃度摻雜 GaN材料退火溫度研究MOCVD生長技術(shù) MOCVD是一種依靠氣相輸運(yùn)和族烷基與族氫化物反應(yīng)形成加熱區(qū)的非平衡生長技術(shù)。GaN淀積的基本反應(yīng)式如下: Ga(CH3)3(v)+NH3(v)GaN(s)+3CH4(v) GaN材料退火溫度研究 為了激發(fā)

4、摻雜劑Mg，MOCVD材料的鈍化需要進(jìn)行后生長處理，即是指在樣品生長期間引入填隙H2，形成H-Mg受主絡(luò)合物,使受主得到鈍化。在惰性氣體氣氛中進(jìn)行高溫退火，如：N2，就可將H-Mg鍵斷開，使空穴濃度得到進(jìn)一步提高.H Mg 退火 H Mg GaN材料退火溫度研究霍霍耳耳測測量量測出樣品的電阻率、載流子遷移率、載流子濃度等，通過這些參數(shù)反映出退火的效果，最終找到退火的最佳溫度。本實(shí)驗(yàn)中的霍耳測量應(yīng)用范德堡法，范德堡法的優(yōu)點(diǎn)在于可以測量任意形狀的薄片的電阻率以及霍耳系數(shù)。 GaN材料退火溫度研究(1)測量電阻率 1 2 4 3對任意形狀、厚度為d、中間無空洞的樣品，如作圖所示，圖中1、2、3、4為

5、四個(gè)接觸點(diǎn)，要求這四個(gè)接觸點(diǎn)靠近邊緣。則電阻率為：12,3423,41ln22RRdfGaN材料退火溫度研究（2）測量霍耳系數(shù)如果接觸點(diǎn)在樣品四周邊界上且接觸點(diǎn)足夠小，樣品的厚度又是均勻的，而且無空洞，在垂直于樣品表面加一磁場。電流自1端流向3端，電流線分布會與加磁場時(shí)一樣，則可求得：4313()HVVdRBiGaN材料退火溫度研究 又在P型樣品中pn，則 其中，為空穴的電導(dǎo)遷移率；為霍耳遷移率， =RH，是電導(dǎo)率；p為載流子濃度。測定后就可以求得了。 1()HHpRp qpp qpHHHGaN材料退火溫度研究實(shí)驗(yàn)方法與步驟GaN材料退火溫度研究恢復(fù)紅外退火爐退火并測量升溫曲線調(diào)整恒溫區(qū)清洗樣

6、品GaN材料退火溫度研究鍍電極合金點(diǎn)銦晶體管特性測試儀粗測GaN材料退火溫度研究霍耳測量處理數(shù)據(jù)得到結(jié)果GaN材料退火溫度研究數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)及分析GaN材料退火溫度研究快速退火的數(shù)據(jù)退火溫度/退火時(shí)間/min電極結(jié)構(gòu)合金溫度/合金時(shí)間/minp/1016cm3/cm2v1s1/cm40025 Ni/Au () 200/4005505 5006000.2316.95164.097006.636.71614.038003.8411.7113.89GaN材料退火溫度研究退火溫度/)電極結(jié)構(gòu)合金溫度/合金時(shí)間/min.p/1016cm3/cm2v1s1/cm500Ni/Au () 200/400550

7、5600In球20至32510600Ni/Au () 200/4005505700In球20至325100.720 0.28112.81 12.7767.74 173.89700Ni/Au () 200/40055050.30 0.338.29 7.75249.7 244.02700Ni/Au () 200/400450150.47 0.374.55 5.72289.41 292.84700Ni/Au () 200/40050054.274.1035.61GaN材料退火溫度研究退火溫度/電極結(jié)構(gòu)合金溫度/合金時(shí)間/minp/1016cm3/cm2v1s1/cm800Ni/Au () 200/4

8、0055052.71 2.6111.88 11.4619.38 20.87800Ni/Au () 200/40055053.01 3.1211.20 10.5218.55 18.99800Ni/Au () 200/40050055.05 5.186.87 7.4116.54 16.28800In球20至325106.4613.397.22900In球20至32510900Ni/Au () 200/40055051708824171900Ni/Au () 200/4005505900Ni/Au () 200/4005505630.25838.36GaN材料退火溫度研究GaN材料退火溫度研究GaN

9、材料退火溫度研究GaN材料退火溫度研究樣品編號：246p-GaN Mg 900 20min 厚度： 1.0m磁場強(qiáng)度：0.869 T日期：2002/11/7I/A2.000 4.000 6.000 8.001 10.000 12.001 Vm/mV223.5 435.0 597.6 721.0 820.9 909.0 Vn/mV151.6 279.5 395.0 498.4 589.5 670.0 I/A2.001 4.001 6.000 8.000 10.001 12.000 VH/mV-61.8 -104.2 -137.7 -167.6 -196.2 -223.7 VH/mV-62.5 -105.3 -139.4 -170.0 -199.0 -226.5 R1=94677R2=64765.3f=0.9877=35.6877(.cm)=9.2525n=1.891016GaN材料退火溫度研究分析與結(jié)論對于快速退火，700 的激活效果最好，600 就可以激活。對于紅外退火，500 、600 均無法激活，800 的激活效果最好?？焖偻嘶鸬募せ?/p>