AlN插入层对Al_xGa_(1-x)N/GaN界面电子散射的影响

本文研究AlN作为AlxGa1-xN/GaN插入层引起的电子输运性质的变化,考虑了AlxGa1-xN和AlN势垒层的自发极化、压电极化对AlxGa1-xN/Al N/GaN双异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)中极化电荷面密度、二维电子气(2DEG)浓度的影响,分析了AlN厚度与界面粗糙度散射和合金无序散射的关系;结果表明,2DEG浓度、界面粗糙度散射和合金无序散射依赖于AlN层厚度,插入一层1—3nm薄的AlN层,可以明显提高电子迁移率.

AlGaN插入层对InAlN/AlGaN/GaN异质结散射机制的影响

InAlN/AlN/GaN异质结中,名义上的AlN插入层实为Ga含量很高的AlGaN层, Al, Ga摩尔百分比决定了电子波函数与隧穿几率,因此影响与InAlN/AlGaN势垒层有关的散射机制.本文通过求解薛定谔-泊松方程与输运方程,研究了AlGaN层Al摩尔百分含量对InAlN组分不均匀导致的子带能级波动散射、导带波动散射以及合金无序散射三种散射机制的影响.结果显示:当Al含量由0增大到1,子带能级波动散射强度与合金无序散射强度先增大后减小,导带波动散射强度单调减小;在Al含量为0.1附近的小组分范围内,合金无序散射是限制迁移率的主要散射机制,该组分范围之外,子带能级波动散射是限制迁移率的主要散射机制;当Al摩尔百分含量超过0.52,三种散射机制共同限制的迁移率超过无插入层结构的迁移率, AlGaN层显示出对迁移率的提升作用.

ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)/ε-Ga_(2)O_(3)异质结电子输运性质研究

Ga_(2)O_(3)是一种新兴的宽带隙半导体,在电力和射频电子系统中具有潜在的应用前景。前期研究以β-Ga_(2)O_(3)为主,并且已经对β-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)/Ga_(2)O_(3)异质结构中的二维电子气(2DEG)进行了理论计算,本文主要研究ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)作为势垒层对ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)/ε-Ga_(2)O_(3)异质结电子输运性质的影响,首先介绍了ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)/ε-Ga_(2)O_(3)异质结的结构和性质,分析计算了由于ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)/ε-Ga_(2)O_(3)异质结的自发极化和压电极化所产生的极化面电荷密度,以及极化对2DEG浓度产生的影响,接着分析了在不同Al摩尔组分下,ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)势垒层厚度与合金无序散射、界面粗糙度散射和极性光学声子散射之间的关系。最后通过计算得出结论:界面粗糙度散射和极性光学声子散射对ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)/ε-Ga_(2)O_(3)异质结的电子输运性质有重要影响,合金无序散射对异质结的输运性质影响较小;2DEG浓度、合金无序散射、界面粗糙度散射和极性光学声子散射的电子迁移率强弱由ε-(Al_(x)Ga_(1-x))_(2)O_(3)势垒层的厚度和Al摩尔组分共同决定。