GaN材料退火温度研究

1、GaN材料退火温度研究GaN材料退火温度研究【文献阅读及相关背景文献阅读及相关背景】三代半导体材料： 第一代：Ge 、Si 第二代：GaAs、InP化合物 第三代：GaN、SiC、金刚石等 GaN是目前全球半导体研究的前沿和热点。 GaN材料退火温度研究GaN的主要用途： 制造发光二极管、半导体激光器等发光二极管的主要原理： 发光二极管的主要结构是一个PN结，利用外电源向PN结注入电子来发光。常态下电子和空穴不能发生自发复合。但如果给PN结加以足够高的正向电压，电子可与空穴相遇，便产生了发光复合，所发出的光属于自发辐射。 GaN材料退火温度研究GaN的优点： 发光性能好，波长短，在蓝紫波段能够

2、提供较高能量的光束。 可以进一步得到白光二极管，它的亮度大，发光效率高，是一种理想的照明光源。 GaN材料退火温度研究GaN的制备： GaN的晶体结构有纤锌矿和闪锌矿两类。 GaN的单晶极难得到。 蓝宝石与氮化镓的晶格并不完全匹配，导致晶体缺陷。GaN材料退火温度研究P型GaN制备的困难： 掺杂材料Mg大量与H形成MgH键（MgH complex） GaN材料退火温度研究激活的尝试： Nakamura：N2氛围保护下退火或低能电子束照射 Sugiura等：无H生长 Miyachi：伴随少数载流子注入的退火激活 Prior：高于1000快速退火GaN材料退火温度研究方法的改进： Hull等：Mg

3、掺杂GaN在空气中退火 等：降低快速退火的温度并缩短退火时间GaN材料退火温度研究数据的取得： 霍耳测量。为了避免肖特基势垒，一般蒸镀电极以得到较好的欧姆接触。GaN材料退火温度研究 试验原理试验原理 1、退火、退火 2、霍耳测量、霍耳测量GaN材料退火温度研究退退火火P型GaN一直是应用的主要障碍之一 取得突破的原因之一是用Mg进行P型高浓度掺杂 GaN材料退火温度研究MOCVD生长技术 MOCVD是一种依靠气相输运和族烷基与族氢化物反应形成加热区的非平衡生长技术。GaN淀积的基本反应式如下: Ga(CH3)3(v)+NH3(v)GaN(s)+3CH4(v) GaN材料退火温度研究 为了激发

4、掺杂剂Mg，MOCVD材料的钝化需要进行后生长处理，即是指在样品生长期间引入填隙H2，形成H-Mg受主络合物,使受主得到钝化。在惰性气体气氛中进行高温退火，如：N2，就可将H-Mg键断开，使空穴浓度得到进一步提高.H Mg 退火 H Mg GaN材料退火温度研究霍霍耳耳测测量量测出样品的电阻率、载流子迁移率、载流子浓度等，通过这些参数反映出退火的效果，最终找到退火的最佳温度。本实验中的霍耳测量应用范德堡法，范德堡法的优点在于可以测量任意形状的薄片的电阻率以及霍耳系数。 GaN材料退火温度研究(1)测量电阻率 1 2 4 3对任意形状、厚度为d、中间无空洞的样品，如作图所示，图中1、2、3、4为

5、四个接触点，要求这四个接触点靠近边缘。则电阻率为：12,3423,41ln22RRdfGaN材料退火温度研究（2）测量霍耳系数如果接触点在样品四周边界上且接触点足够小，样品的厚度又是均匀的，而且无空洞，在垂直于样品表面加一磁场。电流自1端流向3端，电流线分布会与加磁场时一样，则可求得：4313()HVVdRBiGaN材料退火温度研究 又在P型样品中pn，则 其中，为空穴的电导迁移率；为霍耳迁移率， =RH，是电导率；p为载流子浓度。测定后就可以求得了。 1()HHpRp qpp qpHHHGaN材料退火温度研究实验方法与步骤GaN材料退火温度研究恢复红外退火炉退火并测量升温曲线调整恒温区清洗样

6、品GaN材料退火温度研究镀电极合金点铟晶体管特性测试仪粗测GaN材料退火温度研究霍耳测量处理数据得到结果GaN材料退火温度研究数据及分析数据及分析GaN材料退火温度研究快速退火的数据退火温度/退火时间/min电极结构合金温度/合金时间/minp/1016cm3/cm2v1s1/cm40025 Ni/Au () 200/4005505 5006000.2316.95164.097006.636.71614.038003.8411.7113.89GaN材料退火温度研究退火温度/)电极结构合金温度/合金时间/min.p/1016cm3/cm2v1s1/cm500Ni/Au () 200/400550

7、5600In球20至32510600Ni/Au () 200/4005505700In球20至325100.720 0.28112.81 12.7767.74 173.89700Ni/Au () 200/40055050.30 0.338.29 7.75249.7 244.02700Ni/Au () 200/400450150.47 0.374.55 5.72289.41 292.84700Ni/Au () 200/40050054.274.1035.61GaN材料退火温度研究退火温度/电极结构合金温度/合金时间/minp/1016cm3/cm2v1s1/cm800Ni/Au () 200/4

8、0055052.71 2.6111.88 11.4619.38 20.87800Ni/Au () 200/40055053.01 3.1211.20 10.5218.55 18.99800Ni/Au () 200/40050055.05 5.186.87 7.4116.54 16.28800In球20至325106.4613.397.22900In球20至32510900Ni/Au () 200/40055051708824171900Ni/Au () 200/4005505900Ni/Au () 200/4005505630.25838.36GaN材料退火温度研究GaN材料退火温度研究GaN

9、材料退火温度研究GaN材料退火温度研究样品编号：246p-GaN Mg 900 20min 厚度： 1.0m磁场强度：0.869 T日期：2002/11/7I/A2.000 4.000 6.000 8.001 10.000 12.001 Vm/mV223.5 435.0 597.6 721.0 820.9 909.0 Vn/mV151.6 279.5 395.0 498.4 589.5 670.0 I/A2.001 4.001 6.000 8.000 10.001 12.000 VH/mV-61.8 -104.2 -137.7 -167.6 -196.2 -223.7 VH/mV-62.5 -105.3 -139.4 -170.0 -199.0 -226.5 R1=94677R2=64765.3f=0.9877=35.6877(.cm)=9.2525n=1.891016GaN材料退火温度研究分析与结论对于快速退火，700 的激活效果最好，600 就可以激活。对于红外退火，500 、600 均无法激活，800 的激活效果最好。快速退火的激活