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Al_xGa_1_x_N_GaN异质结构中Al组分对二维电子气性质的影响
第 52 卷 第 7 期 2003 年 7 月 物 理 学 报 Vol . 52 ,No . 7 ,July ,2003 10003290200352 (07) 175605 ACTA PHYSICA SINICA 2003 Chin . Phys. Soc . Al x Ga1 - x NGa N 异质结构中 Al 组分对 二维电子气性质的影响 孔月婵 郑有 储荣明 顾书林 (南京大学物理系 ,南京 210093) (2002 年 8 月 12 日收到 ;2002 年 10 月 14 日收到修改稿) 通过用数值计算方法自洽求解薛定谔方程和泊松方程 ,研究了Al 组分对 Al x Ga1 - x NGaN 异质结构二维电子气 性质的影响 ,给出了Al x Ga1 - x NGaN 异质结构二维 电子气分布和面密度 , 导带能带偏移 以及子带中电子分布随 Al x Ga1 - x N 势垒层中Al 组分的变化关系 ,并用 Al x Ga1 - x NGaN 异质结构 自发极化与压电极化机理和能带偏移对结 果进行讨论分析. 关键词 : Al x Ga1 - x NGaN 异质结构 , 二维电子气 , 自发极化 , 压电极化 PACC : 7280E , 7340L , 7320D ( ) 石 cAl O 衬底上的 Ga 面 Al Ga NGaN 异质结 2 3 x 1 - x 1 引 言 构 ,深入研究了Al 组分对异质结构中二维电子气性 质的影响. 结果表 明, 在 Al x Ga1 - x NGaN 异质结构 Al x Ga1 - x N 宽禁带半导体具有 34 至 62eV 范 中 ,随Al 组分增大 ,界面附近二维电子气的浓度增 围内可调的直接带隙 ,使得它非常适合于制作可见 大 ,空间分布变窄且更加靠近异质界面 ,分布在每一 光范围内的短波段到紫外波段的光电器件 , 同时 ,与 个子带中的二维电子气面密度均显著增加 ,从第二 GaAs 相比, GaN 具有电子峰值速率和饱和速率大 , 个子带开始 ,可以明显观察到二维电子气分布向异 热稳定性高等优点. 尤其是 Al x Ga1 - x NGaN 异质结 质界面靠近. 构界面处巨大的导带不连续性以及 Al x Ga1 - x NGaN 异质结构体系非常强的极化效应 ,提供一个很深的 2 Al x Ga1 - x NGaN 异质结构中极化与 ( ) 量子阱和很高浓度的二维电子气 2DEG ,它比传统 二维电子气 的Al GaAsGaAs 体系高出一个数量级[ 1 —5 ] ,因此是发 六方结构的 Ⅲ族氮化物半
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