1、AlGaN/AlN/GaN 異質結二維電子氣的磁輸運特性研究【摘要】 寬禁帶半導體中,GaN具有禁帶寬度大、熱導率大、擊穿場強高、電子飽和漂移速度高等特點,其在高溫以及微波功率器件制造方面具有非常明顯的優勢。在III族氮化物材料體系中,AlGaN/GaN異質結構是典型的高導帶階躍、強極化電場低維半導體結構體系,在AlGaN/GaN異質界面插入薄層AlN形成的AlGaN/AlN/ GaN異質結構更優于常規的AlGaN/GaN異質結,所以對AlGaN/AlN/GaN異質結構中2DEG的輸運性質以及散射機制的研究對豐富和發展半導體低維物理學有重要的科學意義。半導體異質結二維電子氣的磁阻SdH振蕩是由

2、電子的量子效應引起的,反映朗道能級態密度在費米面處的變化。通過磁輸運測量來研究二維電子氣的磁阻振蕩,可以獲得豐富的材料電學特性以及電子的子帶性質。本論文采用碳化硅襯底,利用MOCVD生長技術制備出高質量的Al0.30Ga0.70N/AlN/GaN異質結構,采用Steppper光刻方式對其進行光刻,制成霍爾橋樣品。采用電子束蒸發的方法在樣品表面蒸發Ti/Al/Ni/Au金屬,然后退火合金,形成歐姆接觸,引線采用金絲鍥焊方式連. 更多還原【Abstract】 Owing to their advantages such as wide bandgap, high breakdown fi

3、eld and high electron saturation velocity.-nitride materials are an ideal candidates for high power microwave devices. Among those-nitride materials, AlGaN/GaN heterostructures are the new low-dimensional semiconductor material structure with large conduction-band offset and strong polarization-indu

4、ced electric field. Subsequently, several experimental studies show that the insertion of the thin AlN interlayer resultes in an impr. 更多還原 【關鍵詞】 AlGaN/AlN/GaN結構； 二維電子氣； SdH振蕩； 有效質量； 【Key words】 AlGaN/AlN/GaN heterostructure； two-dimensional electron gas； SdH oscillation； effective mass； 摘要 5-6

5、 Abstract 6-7 第一章 緒論 10-16 1.1 GaN 材料簡介 10-11 1.2 AlGaN/GaN 異質結微波功率的優勢 11-13 1.3 本文的研究背景與內容安排 13-16 第二章 GaN 基異質結的相關基礎研究 16-28 2.1 族氮化物材料的能帶結構 16-17 2.2 AlxGa1-xN/GaN 異質結的極化電荷 17-21 2.3 AlxGa1-xN/GaN 異質結2DEG 的經典輸運性質 21-24 2.4 AlN 阻擋層對AlGaN/GaN 異質結性能的影響 24-25 2.5 本章小結 25-28 第三章 二維電子氣系統的磁輸運理論 28-36 3.1

6、 2DEG 的經典輸運理論 28-29 3.2 2DEG 的磁量子輸運理論 29-33 二維電子氣的朗道能級 29-30 量子Hall 效應 30-33 3.3 2DEG 中的相干散射現象 33-36 第四章 AlGaN/AlN/GaN 異質結構材料制備和磁輸運測量 36-50 4.1 AlGaN/AlN/GaN 異質結構的制備 36-38 4.2 AlGaN/AlN/GaN 異質結構的表征 38-40 4.3 Hall bar 器件的制作 40-43 4.4 磁輸運測試系統和測量方法 43-47 測試系統 43-45 測量方法 45-47 4.5 本章小結 47-50 第五章 AlGaN/AlN/GaN 異質結構 SdH 振蕩研究 50-64 5.1 樣品結構和實驗 51-52 5.2 磁阻SdH 振蕩研究 52-56 5.3 2DEG 的有效質量 56