利用銦（In）表面活性劑輔助Mg-δ摻雜技術(shù)和金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）技術(shù),在r面藍(lán)寶石襯底上成功生長(zhǎng)了高空穴濃度的非極性a面p型Al_0.6Ga_0.4N/GaN超晶格樣品。分別使用掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）分析了生長(zhǎng)的超晶格樣品的表面形貌,并使用霍爾效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)在室溫下測(cè)量了經(jīng)過(guò)電極制作和空氣氛圍退火處理的超晶格樣品的空穴濃度和空穴遷移率。研究結(jié)果表明,在MOCVD生長(zhǎng)過(guò)程中精心優(yōu)化TMIn摩爾流量可以使該超晶格樣品表面的均方根（RMS）粗糙度降低21.4%,同時(shí)其空穴濃度增加183.3%。因此,適量地引入In表面活性劑不僅可以明顯改善非極性a面p型Al_0.6Ga_0.4N/GaN超晶格樣品的表面形貌,而且能顯著增強(qiáng)樣品的空穴濃度。 

【文章來(lái)源】：微納電子技術(shù). 2020,57(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

樣品A和B的層結(jié)構(gòu)示意圖

樣品A和B的HR-XRD2θ-ω（2θ為衍射X射線與入射X射線延長(zhǎng)線的夾角，ω為入射X射線與晶面的夾角）掃描曲線極其相似，如圖3所示。圖3中位于2θ=57.67°處的最強(qiáng)衍射峰來(lái)源于非極性a面GaN外延層的X射線衍射。第二強(qiáng)衍射峰來(lái)源于非極性a面AlGaN/GaN超晶格的非極性a面AlGaN層X射線衍射。另外，最右側(cè)的肩狀衍射峰來(lái)源于非極性a面高溫AlN緩沖層X射線衍射[11-12]。對(duì)于樣品A和B，非極性a面p型AlGaN/GaN超晶格中AlGaN層的Al組分均為0.6。2.2 表面形貌

本文采用垂直冷壁MOCVD系統(tǒng)（青島杰生電氣有限公司，W120型）生長(zhǎng)了非極性a面p型AlGaN/GaN超晶格樣品，且所使用的襯底是直徑2英寸（1英寸=2.54 cm）的半極性r面藍(lán)寶石襯底。氨（NH3）、三甲基鋁（TMAl）、三甲基銦（TMIn）、雙環(huán)戊二烯基鎂（Cp2Mg）和三甲基鎵（TMGa）分別是N、Al、In、Mg和Ga的前驅(qū)體。首先，將r面藍(lán)寶石襯底在1 065℃、H2氛圍下進(jìn)行熱處理以除去襯底表面的污染物，然后在1 065℃下進(jìn)行300 s氮化處理。隨后，在1 130℃下生長(zhǎng)了厚度為180 nm的高溫AlN緩沖層。接著，在高溫AlN緩沖層上生長(zhǎng)了Al組分漸變AlxGa1-xN緩沖層，其中x在（0,1）內(nèi)線性遞減。之后，使用In表面活性劑輔助Mg-δ摻雜技術(shù)，在AlGaN緩沖層上生長(zhǎng)了具有In表面活性劑的p型AlGaN/GaN超晶格。對(duì)于每個(gè)Mg-δ摻雜循環(huán)，首先沉積了厚度為20 nm的GaN層，接著進(jìn)行10 s NH3吹掃。之后，將Cp2Mg和NH3通入MOCVD反應(yīng)室，實(shí)施1 min第1次Mg-δ摻雜。隨后在GaN層上生長(zhǎng)了厚度為40 nm的AlGaN層，再實(shí)施10 s NH3吹掃和第2次Mg-δ摻雜。然后進(jìn)行下一個(gè)Mg-δ摻雜循環(huán)，且該Mg-δ摻雜循環(huán)總數(shù)為8次。最后，在p型AlGaN/GaN超晶格上生長(zhǎng)了厚度為20 nm的Mg摻雜p型GaN蓋帽層。為了進(jìn)行對(duì)比研究，除TMIn摩爾流量外，其余的生長(zhǎng)工藝參數(shù)保持不變，且Cp2Mg摩爾流量恒定為0.53μmol/min。樣品A為采用常規(guī)Mg-δ摻雜技術(shù)和MOCVD技術(shù)生長(zhǎng)的p型AlGaN/GaN超晶格；樣品B為采用In表面活性劑輔助Mg-δ摻雜技術(shù)和MOCVD技術(shù)生長(zhǎng)的p型AlGaN/GaN超晶格，且優(yōu)化TMIn摩爾流量為1.94μmol/min。圖1為樣品A和B在1個(gè)MOCVD生長(zhǎng)周期內(nèi)Mg-δ摻雜工藝方案示意圖，圖中(1)和(4)分別為GaN層生長(zhǎng)90 s和AlGaN層生長(zhǎng)240 s,(2)和(5)為吹掃10 s,(3)和(6)為Mg-δ摻雜60 s。樣品A和B的層結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。圖2 樣品A和B的層結(jié)構(gòu)示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高電導(dǎo)率p型AlGaN材料[J]. 羅偉科,李忠輝,孔岑,楊乾坤,楊峰.  固體電子學(xué)研究與進(jìn)展. 2019(05)
[2]低源流量Delta摻雜p型GaN外延薄膜的研究[J]. 王凱,邢艷輝,韓軍,趙康康,郭立建,于保寧,李影智.  半導(dǎo)體光電. 2016(02)



本文編號(hào)：3338884