论文部分内容阅读
宽禁带半导体GaN具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率大、电子饱和漂移速度高等特点，在高温以及微波功率器件制造领域具有极大的潜力。肖特基接触是GaN电子器件的关键因素之一，国内对其深入研究较少。在这种背景下，本文对n-GaN和AlGaN／GaN异质结上的肖特基接触作了详细的研究。主要研究工作和成果如下：首先，在经典的肖特基电流输运理论基础上，对制作在n-GaN上的肖特基二极管的变温I-V测试和C-V测试，采用表面势垒减薄模型（TSB）对肖特基二极管的电流输运特性进行了研究。试验结果表明肖特基接触的电流输运机制非常复杂，在不同的温度条件和偏压条件下有着不同的电流输运机制。在此基础上对肖特基接触I-V特性方程进行了修正，得到了很好的拟合曲线。试验表明，高温I-V法提取的势垒高度与常温C-V法提取的势垒高度接近于根据金属功函数得出的理论势垒高度值。其次，对GaN材料表面氧化层和介质层对肖特基接触的影响进行了系统的研究，结合表面处理和退火两个因素，得到了高性能的肖特基接触；对GaN材料Si掺杂浓度和Al组分对肖特基接触的影响进行了研究，结果表明肖特基接触电特性随着Si掺杂浓度的升高而变差，Si掺杂浓度的最佳值应为1×1017cm-3。随着Al组分的提高，肖特基接触先变好，后变差，优化的Al组分应为27％。最后，通过电流-电压法（I-V），电容-电压法（C-V）对n-GaN材料的ICP刻蚀样品和未刻蚀样品的上的肖特基势垒二极管的电学特性进行了分析，利用原子力显微镜（AFM）和扫描电镜（SEM）对刻蚀样品的表面形貌以及退火前后肖特基接触金属的表面形貌变化进行了研究。试验表明，ICP刻蚀会在GaN表面引入损伤，形成电子陷阱能级从而引起肖特基二极管的势垒高度降低，理想因子增大，反向泄漏电流增大。刻蚀样品在400℃热退火可以恢复二极管的电特性，退火温度到600℃时二极管特性要好于未刻蚀的样品。