GaN极性和Al组份对AlcGa1−cN/GaN双异质结IMPATTD性能的影响

GaN基碰撞雪崩渡越时间二极管(IMPATTD)是前景光明的太赫兹波源,具有输出功率高、转换效率高、体积小、集成方便等优点.构建了GaN/AlcGa1-cN/GaN和AlcGa1-cN/GaN/AlcGa1-cN双异质结构(DHS)n+/n/i/p/p+型IMPATTD,通过求解半导体器件基本方程(包括泊松方程、电流密度方程和载流子连续性方程),仿真了工作于大气低损耗窗口频率0.22 THz处的IMPATTD,计算了所设计器件的直流参数(如电场分布、归一化电流密度、击穿电压等)、大信号参数(如端电压、雪崩电流密度、端电流密度、导纳-频率关系、输出功率、转换效率等)和噪声特性参数(如噪声场分布、噪声谱密度和噪声测度等),分析了GaN极性和Al组份对AlcGa1-cN/GaN DHS IMPATTD性能的影响.本文提出了一种优化AlcGa1-cN/GaN DHS IMPATT二极管结构和性能的方法.

纤锌矿In-xGa_(1-x)N/GaN量子阱中的界面声子模

采用赝原胞模型计算讨论纤锌矿InxGa1-xN混晶性质;基于宏观介电连续模型的传递矩阵方法研究任意层纤锌矿量子阱中的界面声子,得出任意层纤锌矿量子阱中的界面声子的本征模解和单量子阱的色散关系,并对InxGa1-xN/GaN单量子阱界面声子的色散关系进行了数值计算和讨论。结果表明,纤锌矿InxGa1-xN混晶中的E1声子和A1声子都表现为单模行为;在对称非应变单量子阱GaN/InxGa1-xN/GaN中,界面声子频率随x的变化呈线性关系。

用MOCVD方法制备的GaN_(1-x)P_x三元合金的喇曼与红外光谱

采用光辐射加热低压金属有机化学气相淀积 (L P- MOCVD)方法在蓝宝石衬底上生长了高 P组分的 Ga N1 - x-Px 三元合金薄膜 ,通过喇曼光谱和红外反射谱技术研究了 Ga N1 - x Px 合金中 P掺杂所引入的振动模 .与非掺 P的Ga N相比 ,在 Ga N1 - x Px 合金的喇曼谱和红外反射谱中分别观测到了多个由 P所引入的振动模 ,文中将它们分别归因于 Ga- P键振动引起的准局域模、间隙模以及

调制掺杂Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构的微应变

用MOCVD方法在 (0 0 0 1)取向的蓝宝石 (α -Al2 O3)衬底上生长了不同势垒层厚度的Al0 .2 2Ga0 .78N/GaN异质结构 ,利用高分辨X射线衍射 (HRXRD)测量了其对称反射 (0 0 0 2 )和非对称反射 (10 14 )的倒易空间图 (RSM )。分析结果表明 ,势垒层内部微结构与应变状态和下层i -GaN的微结构与应变状态互相关联 ,当厚度大于 75 0 时 ,势垒层开始发生应变弛豫 ,临界厚度大于5 0 0 。势垒层具有一种“非常规”应变弛豫状态 ,这种状态的来源可能与n -AlGaN的内部缺陷以及i-GaN/α -Al2

Pb(Zr0.53Ti0.47)O3/AlxGa1-xN/GaN异质结构的电容-电压特征（英文）

通过在调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质结构上淀积Pb(Zr0 53 Ti0 4 7)O3 (PZT)铁电薄膜 ,我们发展了一种基于AlxGa1-xN/GaN异质结构的金属 铁电 半导体 (MFS)结构。在高频电容 电压 (C V)特性测量中 ,发现Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质界面二维电子气 ( 2DEG)的浓度在 -1 0V偏压下从 1 5 6× 1 0 13 cm-2 下降为 5 6× 1 0 12 cm-2 。由于PZT薄膜的铁电极化 ,在 -1 0V偏压下可以观察到宽度为 0 2V的铁电C V窗口 ,表明在没有铁电极化方向反转的条件下 ,PZT/AlxGa1-xN/GaNMFS结构也能出现存储特性。因为 2DEG带来的各种优点 ,可以认为AlxGa1-xN/GaN异质结构在以存储器为目标的MFS场效应晶体管中有重要应用。

肖特基C-V法研究Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结界面二维电子气

通过对 Pt/ Al0 .2 2 Ga0 .78N/ Ga N肖特基二极管的 C- V测量 ,研究分析了 Al0 .2 2 Ga0 .78N/ Ga N异质结界面二维电子气 (2 DEG)浓度及其空间分布 .测量结果表明 ,Al0 .2 2 Ga0 .78N/ Ga N异质结界面 2 DEG浓度峰值对应的深度在界面以下 1.3nm处 ,2 DEG分布峰的半高宽为 2 .3nm ,2 DEG面密度为 6 .5× 10 1 2 cm- 2 .与 Alx Ga1 - x As/ Ga As异质结相比 ,其 2 DEG面密度要高一个数量级 ,而空间分布则要窄一个数量级 .这主要归结于 Alx Ga1 - x N层中～ MV / cm量级的压电极化电场和自发极化电场对 Alx Ga1 - x N/ Ga N异质结能带的调制和 Alx Ga1 - x N/ Ga

MOCVD制备In_xGa_(1-x)N/GaN MQWs的温度依赖性

利用方势阱模型对Inx Ga1-xN／GaN MQWs结构的光特性进行了量子力学定性理论分析．并在MO源流量恒定条件下，在570℃～640℃范围内进行了不同生长温度的多量子阱制备实验，对Inx Ga1-xNs制备过程中的In组份掺入效率的温度依赖关系进行研究．通过对制备样品的PL谱测量分析，得到了587℃～600℃的In组份最佳掺入温度区间．

GaN/Al_xGa_(1-x)N量子点中类氢杂质的结合能

利用有效质量方法和变分原理,考虑内建电场(BEF)效应和量子点的三维约束效应,研究了纤锌矿结构的GaN/A lxGa1-xN柱形量子点中类氢杂质的结合能随量子点高度、A l含量和杂质位置的变化规律。结果表明:类氢杂质位于量子点中心时,杂质结合能随量子点高度的增加先增大后减小,存在最大值;随着A l含量的增加,杂质结合能增大。而杂质从量子点下界面沿Z轴上移至上界面时,杂质结合能先增大后减小,存在最大值。

电容-电压法研究Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结压电极化效应(英文)

制备了基于调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质结的Pt/Al0 2 2 Ga0 78N/GaN肖特基二极管。由于Al0 2 2Ga0 78N势垒层中的极化场不同 ,不同Al0 2 2 Ga0 78N势垒层厚度的二极管的电容 电压特性显著不同。根据对样品电容 电压特性的数值模拟 ,在Al0 2 2 Ga0 78N势垒层厚度为 30nm和 4 5nm的样品中 ,异质界面的极化电荷面密度为 6 78× 1 0 12 cm-2 。在Al0 2 2 Ga0 78N势垒层厚度为 75nm的样品中 ,极化电荷面密度降为 1 30×10 12 cm-2 。这种极化电荷面密度的降低是由于GaN上Al0 2 2 Ga0 78N势垒层由于厚度增加而产生应变的部分弛豫。本工作也提供了一种定量表征AlxGa1-xN/GaN异质结中极化电荷面密度的方法。

立方相GaN/β-SiC(100)(2×1)混合界面的电子结构

讨论了含有一个混合层的GaN/ β SiC(10 0 ) (2× 1)重构界面模型 ,在此基础上提出了 (2× 1)混合界面在层轨道表象中的微扰势形式 ,计算了立方相GaN/ β SiC(10 0 )异质结中N/Si界面的电子结构和波矢分辨的层态密度 ,详细讨论了混合界面的原子结构对界面电子结构和层态密度的影响 .结果表明 :混合界面降低了表面态的对称性 ,能量简并消失并产生新的界面态 .层态密度计算结果显示 ,几乎所有界面态都局域在界面附近 ,界面上新形成的化学键使半共振态在界面的一侧高度局域 。

In_xGa_(1-x)N/GaN量子点中类氢杂质态结合能

在有效质量近似下,运用变分方法,考虑内建电场(BEF)效应和量子点的三维约束效应,研究了纤锌矿结构的InxGa1-xN/GaN柱形量子点中类氢杂质态结合能随量子点的结构参数(高度、半径)I、n组分和杂质位置的变化规律。结果表明:类氢杂质位于量子点中心时,杂质态结合能随量子点高度的增加先增大后减小,存在最大值;随量子点半径增大而减小;而随着In组分的增加,杂质态结合能增大;杂质从量子点下界面沿z轴移至上界面过程中,杂质态结合能增大;量子点内外材料的电子有效质量的失配使杂质态结合能减小。

类氢杂质对In_xGa_(1-x)N/GaN量子点中激子的基态能和结合能的影响

在效质量近似下,运用变分方法,考虑内建电场效应和量子点的三维约束效应,研究了类氢杂质对InxGa1-xN/GaN量子点中激子的基态能和结合能的影响。结果表明:量子点中心引入类氢杂质,量子点的结构参数(半径、高度)和In含量存在临界值,当参数大于临界值时,约束在QD中激子的基态能减小,结合能增大,激子态的稳定性增强。杂质位于量子点上界面时,激子的基态能最小,结合能最大,系统最稳定。随着杂质从量子点的上界面沿着Z轴移至下界面,激子基态能增大,结合能减小。

GaN和Al_xGa_(1-x)N薄膜材料研究进展

ＧａＮ及ＡｌｘＧａ１－ｘＮ是发兰光的关键材料，是目前光电子材料中最引人注目、必须攻克的课题。本文综述了ＧａＮ及ＡｌｘＧａ１－ｘＮ材料的研究现状，重点介绍了ＧａＮ及ＡｌｘＧａ１－ｘＮ材料近年来在性能评价。

Al_xGa_(1-x)N/GaN调制掺杂异质结能带分裂特性

通过低温强磁场下的磁输运实验 ,研究了AlxGa1 -xN/GaN调制掺杂异质结构二维电子气 ( 2DEG)的能带分裂性质。1.4K温度下测量的磁阻曲线当磁场强度大于 5 .4T时观察到的明显对应于第一子带的自旋分裂现象。用Dingle作图法得到本样品τq 的大小为 0 17ps。结果表明 ,本实验所用的调制掺杂Al0 .2 2 Ga0 .78N/GaN异质结构具有较大的有效g因子g 。用高 2DEG浓度导致的交换相互作用加强解释了g 增强效应。在磁阻测量中改变磁场方向 ,自旋分裂现象表现出各向异性。用异质结构界面处强的极化电场解释了自旋分裂的各向异性。

Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3/Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构的电容-电压特征(英文)

通过在调制掺杂Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质结构上淀积Pb(Zr0 53 Ti0 4 7)O3 (PZT)铁电薄膜 ,我们发展了一种基于AlxGa1-xN/GaN异质结构的金属 铁电 半导体 (MFS)结构。在高频电容 电压 (C V)特性测量中 ,发现Al0 2 2 Ga0 78N/GaN异质界面二维电子气 ( 2DEG)的浓度在 -1 0V偏压下从 1 5 6× 1 0 13 cm-2 下降为 5 6× 1 0 12 cm-2 。由于PZT薄膜的铁电极化 ,在 -1 0V偏压下可以观察到宽度为 0 2V的铁电C V窗口 ,表明在没有铁电极化方向反转的条件下 ,PZT/AlxGa1-xN/GaNMFS结构也能出现存储特性。因为 2DEG带来的各种优点 ,可以认为AlxGa1-xN/GaN异质结构在以存储器为目标的MFS场效应晶体管中有重要应用。

Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构中二维电子气的磁致子带间散射效应

通过在低温和强磁场下的磁输运测量研究了非故意掺杂Al0 .2 2 Ga0 .78N/GaN异质结二维电子气 ( 2DEG)的磁电阻振荡现象。观察到了磁致子带间散射 (MIS)效应。在极低温下观察到了表征两个子带被 2DEG占据的双周期舒勃尼科夫 德哈斯 (SdH)振荡。实验观察到MIS效应引起的磁电阻振荡的幅度随温度上升略有减小 ,振荡的频率为两个子带SdH振荡频率之差。随着温度的升高 ,MIS振荡成为主要的振荡。由于SdH振荡和MIS振荡对温度的依赖关系不同 ,实验观察到SdH和MIS振荡之间的调制在温度 10和 17K之间最为强烈 ,其它温度下的调制很弱。

Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结二维电子气磁输运性质研究(英文)

在 1 5K低温和 0～ 9T的高磁场下研究了AlGaG/GaN异质结二维电子气的磁输运性质。实验结果在 4块样品中都观察到了Shubnikov daHass振荡的双周期行为。表明异质结的三角势阱中有两个子带被电子占据。通过电子子带占据时电子浓度分配的线形行为得到第二子带被占据的阈值浓度为 7 2× 1 0 12 cm-2 。通过对不同样品量子散射时间和输运迁移率的研究 ,说明在 1 5K下远程离化施主散射在量子散射时间中起主要作用。

AlxGa1-xN/GaN异质结二维电子气磁输运性质研究（英文）

在 1 5K低温和 0～ 9T的高磁场下研究了AlGaG/GaN异质结二维电子气的磁输运性质。实验结果在 4块样品中都观察到了Shubnikov daHass振荡的双周期行为。表明异质结的三角势阱中有两个子带被电子占据。通过电子子带占据时电子浓度分配的线形行为得到第二子带被占据的阈值浓度为 7 2× 1 0 12 cm-2 。通过对不同样品量子散射时间和输运迁移率的研究 ,说明在 1 5K下远程离化施主散射在量子散射时间中起主要作用。

GaN1-xPx三元合金的红外谱

对GaN1-xPx三元合金进行了红外谱的测试和拟合.分析结果表明在GaN1-xPx三元合金中存在两个彼此竞争的机制制约着载流子浓度的变化.一个是来自等电子陷阱的影响,它将减少三元合金中载流子的浓度;另一个来自缺陷的影响,它将增加三元合金中载流子的浓度.对合金介电函数的倒数的虚部进行了计算,其结果显示,随着合金中P组分比的增加,纵向光学声子-等离激元(LPP)耦合模式向高频方向移动,同时LPP模式线宽逐渐增宽,说明随着合金中P组分比的增加,LPP模式的耦合作用增加,阻尼增强.

Al组分对Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结构中二维电子气输运性质的影响(英文)

在低温和强磁场下,通过磁输运测量研究了不同Al组分调制掺杂Al_xGa_(1-x)N/GaN异质结二维电子气(2DEG)的磁电阻振荡现象.观察到低Al组分异质结中的2DEG有较低的浓度和较高的迁移率.