在半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的研究中,通過能帶剪裁,可在其界面形成二維電子氣（Two-Dimensional Electron Gas,2DEG）,從而實現(xiàn)異質(zhì)結(jié)界面電荷與雜質(zhì)的空間分離,減弱電子在輸運過程中受電離雜質(zhì)的散射作用,顯著提高異質(zhì)結(jié)的載流子遷移率。2004年,美國貝爾實驗室的Ohtomo教授采用SrTiO₃（STO）和LaAlO₃（LAO）這兩種絕緣體薄膜構(gòu)成了異質(zhì)結(jié),并證實了STO/LAO氧化物異質(zhì)結(jié)中2DEG的存在。這個發(fā)現(xiàn)激發(fā)了人們對氧化物異質(zhì)結(jié)研究的極大興趣。但從電子器件的角度看,STO/LAO異質(zhì)結(jié)界面2DEG的遷移率仍然不夠理想。雖然,在低溫下（4 K）STO/LAO異質(zhì)結(jié)的載流子遷移率很高,達(dá)到10⁴ cm²/Vs量級,但其室溫載流子遷移率卻并不高,小于10 cm²/Vs,這就使得STO/LAO異質(zhì)結(jié)的器件價值受到極大限制。在氧化物半導(dǎo)體中,非晶InGaZnO是一種廣受關(guān)注的重要材料,其載流子遷移率可達(dá)10 cm²/Vs,而且基于InGaZnO... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

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圖1-1兩種不同禁帶寬度的半導(dǎo)體未組成異質(zhì)結(jié)時的能帶圖

圖 1-2 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)類型的三種分類1.1.3 異質(zhì)結(jié)的基本特性半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)具有以下幾個方面的特性：（1）量子效應(yīng)：根據(jù)量子力學(xué)知識可知，異質(zhì)結(jié)的界面存在勢阱，很容易導(dǎo)致電子被陷入其中，相應(yīng)的界面厚度很小，在這樣小的空間內(nèi)，電子的特性很容易因為量子效應(yīng)而發(fā)生明顯的變化，如態(tài)密度改變，能階量子化等。（2）遷移率變大：半導(dǎo)體中的自由載流子是由摻雜雜質(zhì)提供。但是，半導(dǎo)體中雜質(zhì)的散射作用會使自由載流子的遷移率明顯降低。不過對異質(zhì)結(jié)而言，雜質(zhì)在異質(zhì)結(jié)的一側(cè)，而自由載流子陷入到界面的勢阱中。這樣在空間上，自由載流子與雜質(zhì)保持分離，因而它的行為就不受到雜質(zhì)散射作用的影響，其遷移率明顯提升，為制備高遷移率器件提供了可靠的支持[23-25]。（3）二維空間特性：異質(zhì)結(jié)中的自由載流子被局限在異質(zhì)結(jié)的勢阱內(nèi)，使得它們在垂直方向無法運動，只有在水平方向能自由移動。這種二維結(jié)構(gòu)和三維空間

圖 1-3 n+-AlxGa1-xAs/i-GaAs 異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)及二維電子氣摻雜異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管被稱為調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管或高電體管。目前，調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管最常用的異質(zhì)結(jié)溝道是 AlGInGaAs 以及 InAlAs/InGaAs[44-46]。圖 1-4 為早期用 n+-AlGaAs 與aAs 襯底上制作的調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。其中，為 30nm，并且不是均勻摻雜的，而是采用 δ 摻雜，其位置靠近的 n+-GaAs 層是為了使源、漏電極獲得更好的歐姆接觸。隨著調(diào)及其器件的發(fā)展，調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管的性能已較早期得到3Ga0.47As 中電子的有效質(zhì)量小，它與 AlGaAs 組成異質(zhì)結(jié)的電子cm2/Vs，較 AlGaAs/GaAs 高得多。另外，In0.53Ga0.47As 同時還具而能夠提高調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)能帶的 ΔEC。因此，用寬禁帶的重s（n+-InxAl1-xAs）與未摻雜 In0.53Ga0.47As（i-In0.53Ga0.47As）異質(zhì)結(jié)的調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管，其截止頻率（fT）高達(dá) 340GHz，最高頻GHz[47]。最近 AlGaN/GaN 調(diào)制摻雜異質(zhì)結(jié)也引起了相關(guān)人員的


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