研究目的
利用紫外和可见光激光源的扫描光电流显微镜(SPCM)研究AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件中的能带排列,并量化半导体-金属接触的导带偏移量。
研究成果
该研究利用单光子计数显微镜(SPCM)成功探究了AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件中的电子能带排列,揭示了光电流极性随栅极偏压的开关行为,并证实了欧姆接触的形成。测得导带偏移量平均为2.1电子伏特,为优化宽禁带器件性能提供了重要依据。该方法能有效表征纳米尺度器件中的局域电子态,是强有力的表征工具。
研究不足
使用紫外激光可引发持续光电流效应,这可能干扰分析并需要消除偏移电流。该方法针对光敏器件设计,可能难以适用于非光活性材料。器件性能可能受紫外诱导改性的影响。
1:实验设计与方法选择:
采用单光子计数显微镜(SPCM)结合紫外(355 nm)和可见光(532 nm)激光源,研究AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的能带排列。该方法可实现光电特性的无损非接触测量。
2:样品选择与数据来源:
在蓝宝石衬底上通过金属有机化学气相沉积制备含二维电子气(2DEG)层的AlGaN/GaN HEMT器件。器件具有不同沟道宽度(2-10 μm)和固定沟道长度(20 μm)。
3:实验设备与材料清单:
聚焦激光器(波长355 nm和532 nm)、用于电极沉积的电子束蒸发系统(欧姆接触层为Ti/Al/Ni/Au,肖特基栅极为Ni/Al)、退火设备以及用于扫描和信号监测的SPCM装置。
4:实验流程与操作步骤:
在监测光诱导信号随位置和栅极偏压变化的同时,对样品进行激光扫描。通过不同栅极电压和漏源电压下的测量,观察光电流响应和开关行为。
5:数据分析方法:
分析光电流信号以确定平带电压、能带偏移量和栅极效率。根据直流栅极响应数据计算亚阈值摆幅以推导栅极效率。
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