AlGaNAlNGaN結(jié)構(gòu)二維電子氣SdH振蕩有效質(zhì)量碩士論文

1、AlGaN/AlN/GaN 異質(zhì)結(jié)二維電子氣的磁輸運(yùn)特性研究【摘要】 寬禁帶半導(dǎo)體中,GaN具有禁帶寬度大、熱導(dǎo)率大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、電子飽和漂移速度高等特點(diǎn),其在高溫以及微波功率器件制造方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。在III族氮化物材料體系中,AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)是典型的高導(dǎo)帶階躍、強(qiáng)極化電場(chǎng)低維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體系,在AlGaN/GaN異質(zhì)界面插入薄層AlN形成的AlGaN/AlN/ GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)更優(yōu)于常規(guī)的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié),所以對(duì)AlGaN/AlN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)中2DEG的輸運(yùn)性質(zhì)以及散射機(jī)制的研究對(duì)豐富和發(fā)展半導(dǎo)體低維物理學(xué)有重要的科學(xué)意義。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)二維電子氣的磁阻SdH振蕩是由

2、電子的量子效應(yīng)引起的,反映朗道能級(jí)態(tài)密度在費(fèi)米面處的變化。通過(guò)磁輸運(yùn)測(cè)量來(lái)研究二維電子氣的磁阻振蕩,可以獲得豐富的材料電學(xué)特性以及電子的子帶性質(zhì)。本論文采用碳化硅襯底,利用MOCVD生長(zhǎng)技術(shù)制備出高質(zhì)量的Al0.30Ga0.70N/AlN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu),采用Steppper光刻方式對(duì)其進(jìn)行光刻,制成霍爾橋樣品。采用電子束蒸發(fā)的方法在樣品表面蒸發(fā)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(guān)鍵詞】 AlGaN/AlN/GaN結(jié)構(gòu)； 二維電子氣； SdH振蕩； 有效質(zhì)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(jiǎn)介 10-11 1.2 AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)微波功率的優(yōu)勢(shì) 11-13 1.3 本文的研究背景與內(nèi)容安排 13-16 第二章 GaN 基異質(zhì)結(jié)的相關(guān)基礎(chǔ)研究 16-28 2.1 族氮化物材料的能帶結(jié)構(gòu) 16-17 2.2 AlxGa1-xN/GaN 異質(zhì)結(jié)的極化電荷 17-21 2.3 AlxGa1-xN/GaN 異質(zhì)結(jié)2DEG 的經(jīng)典輸運(yùn)性質(zhì) 21-24 2.4 AlN 阻擋層對(duì)AlGaN/GaN 異質(zhì)結(jié)性能的影響 24-25 2.5 本章小結(jié) 25-28 第三章 二維電子氣系統(tǒng)的磁輸運(yùn)理論 28-36 3.1

6、 2DEG 的經(jīng)典輸運(yùn)理論 28-29 3.2 2DEG 的磁量子輸運(yùn)理論 29-33 二維電子氣的朗道能級(jí) 29-30 量子Hall 效應(yīng) 30-33 3.3 2DEG 中的相干散射現(xiàn)象 33-36 第四章 AlGaN/AlN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料制備和磁輸運(yùn)測(cè)量 36-50 4.1 AlGaN/AlN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備 36-38 4.2 AlGaN/AlN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)的表征 38-40 4.3 Hall bar 器件的制作 40-43 4.4 磁輸運(yùn)測(cè)試系統(tǒng)和測(cè)量方法 43-47 測(cè)試系統(tǒng) 43-45 測(cè)量方法 45-47 4.5 本章小結(jié) 47-50 第五章 AlGaN/AlN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu) SdH 振蕩研究 50-64 5.1 樣品結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn) 51-52 5.2 磁阻SdH 振蕩研究 52-56 5.3 2DEG 的有效質(zhì)量 56