极化诱导实现AlGaN薄膜材料中的超高电子浓度(10^(20)cm^(-3))掺杂

材料的载流子浓度和迁移率是影响器件性能的关键因素,变温Hall测试结果证明杂质掺杂A1GaN中的载流子浓度和迁移率随温度降低而减小.然而极化诱导掺杂的载流子浓度和迁移率不受温度变化的影响.以准绝缘的GaN体材料作为衬底,在组分分层渐变的AlGaN中实现的极化诱导掺杂浓度仅仅在10^(17)cm^(-3)数量级甚至更低.本研究采用载流子浓度为10^(16)cm^(-3)量级的非有意n型掺杂GaN模板为衬底,用极化诱导掺杂技术在分子束外延生长的AlGaN薄膜材料中实现了高达10^(20)cm^(-3)量级的超高电子浓度.准绝缘的体材GaN半导体作衬底时,只有表面自由电子作为极化掺杂源,而非有意掺杂的GaN模板衬底除了提供表面自由电子外,还能为极化电场提供更多的自由电子"源",从而实现超高载流子浓度的n型掺杂.