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GaN材料P型掺杂机理及方法的研究

作　者: 陈军峰
导　师: 郝跃；曹全喜
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 超晶格 P型掺杂氮化镓 MOCVD
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

由于具有优越的特性，GaN材料以及基于GaN材料的各种器件在近十年中得到了系统和深入的研究。但是现在仍然面临着许多的问题，特别是GaN材料的p型掺杂技术始终没有很好的解决。本论文正是在这一背景下进行研究的。本论文在分析了现有GaN材料p型掺杂技术所面临的困难与不足后，提出了利用超晶格结构提高GaN材料p型掺杂效果的方案。随后，系统的研究了超晶格结构提高p型掺杂效果的物理机制、分析了超晶格周期长度和Al组份对掺杂效果的影响、优化了AlGaN／GaN超晶格掺Mg的各种工艺参数。基于这些研究本文取得了以下成果和结论：1．AlGaN／GaN超晶格的空穴微带效应是超晶格结构提高p型掺杂效果的物理机理。超晶格形成的空穴微带能够降低AlGaN材料中受主元素的激活能，这使得受主的离化率得到提高。2．AlGaN／GaN超晶格空穴微带的形成主要是由极化效应和界面应力引起的。考虑极化效应和界面应力时AlGaN／GaN超晶格的平均空穴浓度比不考虑这些效应时高约一个量级。3．通过实验验证了对极化效应和界面应力作用的理论分析，优化了超晶格周期长度、Al组份和反应室压力等参数。认为高的反应室压力、Al组份以及约二十纳米的超晶格周期长度有利于掺杂效率的提高。4．获得了电阻率为0.31Ω·cm、空穴浓度为4.36×10¹⁸／cm³的AlGaN／GaN样品。这一结果优于目前GaN体材料p型掺杂的结果，证明了超晶格结构在p型掺杂中的有效作用，且对于LED和HBT等器件具有一定的实际应用价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-14
  1.1 论文的研究对象与目标  7
  1.2 GaN材料p型掺杂的意义  7-8
  1.3 GaN材料p型掺杂的现状  8-9
  1.4 GaN材料p型掺杂面临的问题  9-13
  1.5 本论文的的研究内容与安排  13-14
第二章 GaN材料的特性和相关实验设备  14-23
  2.1 GaN材料  14-18
  2.2 实验设备  18-23
第三章超晶格结构增强掺杂效果的机理研究  23-33
  3.1 超晶格材料简介  23-24
  3.2 超晶格材料的特殊效应  24-26
  3.3 超晶格结构掺杂机理的分析  26-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 AlGaN/GaN超晶格结构参数的优化与计算  33-42
  4.1 相关基础  33-34
  4.2 无极化效应时的分析与计算  34-37
  4.3 极化效应与界面应力对掺杂效果的影响  37-40
  4.4 非对称超晶格结构的分析与计算  40-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章 AlGaN/GaN超晶格掺Mg实验  42-48
  5.1 实验设计  42-43
  5.2 测试结果与讨论  43-45
  5.3 受主元素的激活实验  45-47
  5.4 本章小结  47-48
结束语  48-49
致谢  49-50
参考文献  50-53
研究成果  53

GaN材料P型掺杂机理及方法的研究

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