《InAlN 材料表面态性质研究》.pdfVIP

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 17 (2013) 177302 InAlN 材料表面态性质研究* † 杨彦楠 王新强 卢励吾 黄呈橙 许福军 沈波 ( 北京大学物理学院, 人工微结构和介观物理国家重点实验室, 北京 100871 ) ( 2013 年4 月12 日收到; 2013 年5 月7 日收到修改稿) 运用电流- 电压(I -V), 变频电容- 电压(C-V) 和原子力显微镜(AFM) 技术研究In 组分分别为15%, 17%和21% 的 Ni/Au/-InAlN 肖特基二极管InAlN 样品表面态性质(表面态密度、时间常数和相对于InAlN 导带底的能级位置). I -V 和变频C-V 方法测量得到的实验结果表明, 随着In 组分增加, 肖特基势垒高度逐渐降低, 表面态密度依次增加. 变频C-V 特性还表明, 随着测试频率降低, C-V 曲线有序地朝正电压方向移动, 该趋势随着In 组分的增加而变得更 加明显, 这可能归结于InAlN 表面态的空穴发射. AFM 表面形貌研究揭示InAlN 表面粗糙度增加可能是表面态密 度增加的主要原因. 关键词: 不同In 组分的InAlN 材料, 表面态, 电流- 电压特性, 变频电容- 电压特性 PACS: 73.20.−r, 73.20.At, 73.30.+y, 73.61.Ey DOI: 10.7498/aps.62.177302 异质结构, 表面态或界面态是影响器件性能的重 1 引言 要因素之一. 但是, 目前还很少有人对其进行系统 的研究, 尤其是研究不同In 组分的InAlN 材料的 InAlN/GaN 材料体系由于具有良好的电学特 表面特性. 本工作选择In 组分分别为 15% (张应 性、耐高温以及高频特性在大功率、高频器件具 变)、17%(与GaN 接近晶格匹配) 和21% (压应变) 有重要用途. 由于InAlN 比AlGaN 具有更强的自发 的三组InAlN 材料, 经热氧化形成几纳米厚含In 极化势, 用InAlN 替代AlGaN/GaN 结构中AlGaN 的氧化物薄层, 来有效地减小肖特基接触反向漏电 势垒层, 可提供更高浓度的二维电子气, 从而有效 8 流 . 通过不同In 组分InAlN 肖特基样品电流- 地提高电子器件的频率. 另外, 当In 组分为17%— 电压(I -V), 变频电容电压(C-V) 和原子力显微镜 18%时, InAlN 的晶格常数接近于GaN, 从而形成近 (AFM) 表面形貌研究InAlN 表面态随In 组分的变 匹配体系, 可以提高器件的稳定性. 基于以上特点, 化规律. InAlN/GaN 异质结构成为近年来的国际上的研究 热点之一1−3 . 最近的理论和实验结果表明, 略偏 2 实验 离于晶格匹配的InAlN/GaN 异质结构也有较好的 ¨ 4 InAlN 样品采用金属有机物化学气相淀积 应用价值. Tulek 等 报道In 组分略微低于17%的 InAlN/GaN 结构可以在保证材料质量前提下实现 (MOCVD) 方法在c 面蓝宝石衬底上生长. 其中, 更高的二维电子气浓度. 目前报道的具有较好微波 GaN 和 InAlN 厚度分别