
日本SCIOCS Co Ltd宣稱其n型氮化鎵(n-GaN)在室溫下具有最高的遷移率,載流子密度為1015/cm3。這種低摻雜層是額定電壓高達10kV的垂直功率器件的關鍵組件,需要厚漂移層以減少電場,同時保持導電率,與遷移率和自由載流子密度成比例。
SCOICS團隊使用氫化物氣相外延(HVPE),該采用金屬鎵和氨(NH3)作為原料,避免了C的存在,從而避免了碳污染有關的遷移率崩潰效應。HVPE的另一個優勢是,其生長速度比MOCVD快得多。
為了能夠精確控制低電子密度材料所需的硅摻雜,研究人員開發了一種QF-HVPE工藝。QF-HVPE的增長是通過從設備的高溫區域去除石英來實現的,并且避免了氧污染。溫度為1050°C,基板為2英寸,+c取向,Si摻雜的n型自立式GaN,采用SiCOSCS開發的空穴輔助分離法生產,QF-HVPE的增長率約為1μm/min。
在低 QF-HVPE工藝中發現了最高的遷移率1470cm2/V-s,其自由電子密度非常低,僅為1.2x1015/cm3。這是迄今為止GaN晶體報道的最高室溫遷移率。
該團隊還測量了通過MOCVD和QF-HVPE生長的晶片上的載流子密度均勻性)。平均載流子密度分別為7x1015/cm3和3.4x1015/cm3。MOCVD中載流子密度的不均勻性的標準偏差為16.7%。這歸因于斜角依賴的C摻入效率。對于QF-HVPE,不均勻性標準偏差是已經很低的平均載流子密度的4.0%。
QF-HVPE n-GaN的光致發光研究顯示,清晰的363nm波長近帶邊緣發射峰,以及以520-530nm為中心的較弱的寬綠色發射。這種綠色發光與氮空位有關。沒有黃色發光的跡象,通常是由于C污染引起的。
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