AlGaNAlNGaN结构二维电子气SdH振荡有效质量硕士论文.doc

AlGaN/AlN/GaN 异质结二维电子气的磁输运特性研究【摘要】 宽禁带半导体中,GaN具有禁带宽度大、热导率大、击穿场强高、电子饱和漂移速度高等特点,其在高温以及微波功率器件制造方面具有非常明显的优势。在III族氮化物材料体系中,AlGaN/GaN异质结构是典型的高导带阶跃、强极化电场低维半导体结构体系,在AlGaN/GaN异质界面插入薄层AlN形成的AlGaN/AlN/ GaN异质结构更优于常规的AlGaN/GaN异质结,所以对AlGaN/AlN/GaN异质结构中2DEG的输运性质以及散射机制的研究对丰富和发展半导体低维物理学有重要的科学意义。半导体异质结二维电子气的磁阻SdH振荡是由电子的量子效应引起的,反映朗道能级态密度在费米面处的变化。通过磁输运测量来研究二维电子气的磁阻振荡,可以获得丰富的材料电学特性以及电子的子带性质。本论文采用碳化硅衬底,利用MOCVD生长技术制备出高质量的Al0.30Ga0.70N/AlN/GaN异质结构,采用Steppper光刻方式对其进行光刻,制成霍尔桥样品。采用电子束蒸发的方法在样品表面蒸发Ti/Al/Ni/Au金属,然后退火合金,形成欧姆接触,引线采用金丝锲焊方式连.更多还原【Abstract】 Owing to their advantages such as wide bandgap, high breakdown field and high electron saturation velocity.-nitride materials are an ideal candidates for high power microwave devices. Among those-nitride materials, AlGaN/GaN heterostructures are the new low-dimensional semiconductor material structure with large conduction-band offset and strong polarization-induced electric field. Subsequently, several experimental studies show that the insertion of the thin AlN interlayer resultes in an impr.更多还原 【关键词】 AlGaN/AlN/GaN结构； 二维电子气； SdH振荡； 有效质量； 【Key words】 AlGaN/AlN/GaN heterostructure； two-dimensional electron gas； SdH oscillation； effective mass； 摘要 5-6 Abstract 6-7 第一章 绪论 10-16 1.1 GaN 材料简介 10-11 1.2 AlGaN/GaN 异质结微波功率的优势 11-13 1.3 本文的研究背景与内容安排 13-16 第二章 GaN 基异质结的相关基础研究 16-28 2.1 族氮化物材料的能带结构 16-17 2.2 AlxGa1-xN/GaN 异质结的极化电荷 17-21 2.2.1 2DEG 的密度 19-20 2.2.2 2DEG 的迁移率 20-21 2.3 AlxGa1-xN/GaN 异质结2DEG 的经典输运性质 21-24 2.4 AlN 阻挡层对AlGaN/GaN 异质结性能的影响 24-25 2.5 本章小结 25-28 第三章 二维电子气系统的磁输运理论 28-36 3.1 2DEG 的经典输运理论 28-29 3.2 2DEG 的磁量子输运理论 29-33 3.2.1 二维电子气的朗道能级 29-30 3.2.2 量子Hall 效应 30-33 3.3 2DEG 中的相干散射现象 33-36 第四章 AlGaN/AlN/GaN 异质结构材料制备和磁输运测量 36-50 4.1 AlGaN/AlN/GaN 异质结构的制备 36-38 4.2 AlGaN/AlN/GaN 异质结构的表征 38-40 4.3 Hall bar 器件的制作 40-43 4.4 磁输运测试系统和测量方法 43-47 4.4.1 测试系统 43-45 4.4.2 测量方法 45-47 4.5 本章小结 47-50 第五章 AlGaN/AlN/GaN 异质结构 SdH 振荡研究 50-64 5.1 样品结构和实验 51-52 5.2 磁阻SdH 振荡研究 52-56 5.3 2DEG 的有效质量