分子束外延高Al组分AlGaN薄膜及Si掺杂研究

实现电学性能优良的高Al组分AlGaN外延层是制备深紫外光电器件最重要的环节之一。本工作利用分子束外延(MBE)技术,基于周期热脱附的生长方式,通过改变Al源供应量调控Al组分,并用Si进行n型掺杂,在AlN/蓝宝石衬底上得到了系列高Al组分的Si-Al_(x)Ga_(1-x)N外延层(x>0.60)。对外延层相关物理性质进行了表征测试,结果表明,外延层Al组分与生长过程中Al束流大小呈现线性关系,这为制备精确Al组分的AlGaN外延层奠定了基础。AFM结果表明,高Al组分AlGaN外延层的表面形貌强烈依赖于Ga的供应量,在生长过程中提高Ga束流可以显著降低外延层的粗糙度。基于范德堡法测量Si-AlGaN外延层电学性能,证实其载流子特性良好,其中Al组分为0.93的样品室温下自由电子浓度、电子迁移率和电阻率分别达到了8.9×10^(18)cm^(-3)和3.8 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)和0.18Ω·cm。

高Al组分n-AlGaN的Ti/Al/Ti/Au欧姆接触

采用Ti/Al/Ti/Au多层金属电极对高Al组分n-AlxGa1-xN(x=0.6)欧姆接触的制备进行了研究,通过优化Ti接触层厚度以及合金退火条件,获得了较低的比接触电阻率(5.67×10-5Ω.cm2)。研究证实,Ti接触层厚度对欧姆接触特性有着重要影响,同时发现,高低温两步退火方式之所以能够改善欧姆接触特性的本质是与Al3Ti及TiN各自的生成条件直接相关,即低温利于生成Al3Ti,高温利于生成TiN,而这对n型欧姆接触的有效形成至关重要。

氟基等离子体处理对高Al组分AlGaN肖特基接触反向漏电的改善

在沉积肖特基金属之前,对非掺的Al0.45Ga0.55N采用了不同时间的氟基等离子体处理,其中Al组分对应日盲波段。与未做氟基等离子体处理的样品相比,经过处理的Al0.45Ga0.55N肖特基二极管在反向-10V的漏电流密度随处理时间的增加而减少,其中处理1min的样品的漏电流密度减少了5个数量级。X射线光电子谱分析证明了处理过的样品表面Ga-F和Al-F键的形成。反向漏电的减少可能是由氟基等离子体处理耗尽了电子和有效钝化了表面态导致的。

沉积温度对高Al含量的Al_xGa_(1-x)N薄膜的影响

沉积参数对MOCVD法生长的AlxGa1-xN薄膜性能有很大的影响.利用高分辨XRD,紫外-可见透射光谱,原子力显微镜,扫描电子显微镜和荧光光谱研究了沉积温度对低压MOCVD沉积的高Al含量的AlxGa1-xN外延膜缺陷密度以及发光性能的影响.结果发现,随着沉积温度的升高,AlxGa1-xN薄膜中的螺型位错密度减少,但是刃型位错密度增加,因此简单地改变沉积温度并不能降低总的位错密度以及提高薄膜的发光性能.进一步地分析测试结果表明,随着沉积温度的升高,AlxGa1-xN薄膜内的Al含量增加,导致禁带宽度增大和发光波长的蓝移,因此适当提高沉积温度（1000~1050℃）是获得高Al含量AlxGa1-xN薄膜的一种有效手段,但是过高的沉积温度（〉1100℃）不利于提高薄膜的发光强度.

日盲探测器高Al组分n-Al_(0.6)Ga_(0.4)N欧姆接触(英文)

研究了应用于日盲探测器的高Al组分Si掺杂n型Al0.6Ga0.4N与两层金属层Ti(20nm)/Al(100nm)之间的欧姆接触.在制作金属电极前用煮沸王水对样片进行表面预处理,金属制作后再在N2氛围中做快速热退火处理.使用高精度XRD测试样品表面特性,并对不同温度下的情况进行比较.样品的比接触电阻率是用环形传输线模型通过I-V测试得到.670℃下90s退火得到最优ρc为3.42×10-4Ω·cm2.将该处理方法应用到实际的背照式AlGaN p-i-n日盲探测器中,探测器的光谱响应度和反向特性等参数得到很大的优化.

Ni/Au、Pd/Au与p-AlGaN材料的接触特性

在AlGaNpin型日盲紫外探测器结构中的p-AlGaN层上生长了Ni/Au和Pd/Au,并在600～850℃温度下进行快速热退火,测量其退火前后传输线模型中各金属接触间的电学性质。实验发现,Ni/Au与Pd/Au在p-AlGaN上表现出了不同的接触性能。为了更好的说明金属与p-AlGaN材料接触之间在退火后电流的变化,还测量了p-AlGaN材料裸片两点之间I-V曲线在退火前后的变化。实验表明,比起Ni/Au来,Pd/Au在p-AlGaN材料上制备欧姆接触具有一定的优势,并在文中进行了分析。