《AlInN基新型異質結構製備和極化、輸運性質研究》是依託北京大學，由於彤軍擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：AlInN基新型異質結構製備和極化、輸運性質研究
- 項目負責人：於彤軍
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對大功率高頻GaN基電子器件的材料物理和器件物理的熱點問題，以解決應變體系大功率器件的可靠性問題、提高GaN基異質結構的載流子遷移率和二維電子氣（2DEG）限制、明確異質結構的自發極化性質及其對2DEG的作用機制、發展無應變的GaN基異質結構的材料物理和器件物理為目標，開展AlInN/GaN和AlInN/InGaN異質結構材料生長研究,和無應變的AlInN/GaN和AlInN/InGaN異質結構的極化性質和輸運性質研究，獲得自發極化性質及其隨溫度的變化規律;研究AlInN/GaN異質結構的高溫下輸運過程，分析2DEG的散射機制;明確In在異質結構中的凝聚和結晶狀態及其對異質結構界面和2DEG輸運性質的作用；在此基礎上，設計並製備AlInN/GaN異質結構HEMTs原型器件，為新型高性能氮化物異質結構器件研製提供科學基礎。
結題摘要
本項目研究重點為InAlN勢壘層的無應變InAlN/GaN和InAlN/InGaN異質結構材料的MOCVD生長、結構和特性，分析自發極化和壓電極化對2DEG的作用機制，探索新型HEMT器件。預期成果為：生長出高質量的無應變InAlN/GaN異質結構材料，室溫下2DEG面密度高於2×1013/cm2，遷移率高於1100cm2/Vs；明確自發極化和壓電極化對2DEG的作用規律和機制； 獲得InGaN溝道的異質結構生長方法，有關相分凝和合金無序散射的相關結果；製備 InAlN/GaN的HEMTs原型器件；發表SCI論文10篇以上，申請國家發明專利1-2項；培養博士和碩士研究生5名以上。 在項目實施過程中，我們開展了InAlN、InGaN、InN薄膜和InAlN/GaN、InAlN/InGaN異質結構的MOCVD生長研究，明確了InAlN/GaN外延層微結構性質受應變狀態影響的規律和InAlN外延層中的形成V-defects的兩種機制，實現了高質量InAlN/GaN、InAlN/InGaN異質結構，電子遷移率達到1340 cm2/Vs，對應的2DEG濃度為2.1×1013 cm-2；運用光譜學分析，說明了近匹配的InAlN/GaN中存在的特殊的In組分分凝現象和機制，確定均勻的組分分布的InAlN/GaN是相對於分凝狀態的亞穩態；在低溫強磁場量子輸運研究中，首次觀察到了In0.18Al0.82N/GaN異質結構中2DEG的雙子帶占據，確定了第一和第二子帶中的2DEG濃度和能量差，基於電子量子散射時間的差異，表明2DEG占據性質源於InAlN強的自發極化，最主要散射機制是異質界面極強的極化電場導致界面粗糙度散射;分析了自發極化、壓電極化隨溫度變化規律,明確了自發極化是影響InAlN/GaN異質結構電學性質溫度依賴關係的主要因素；運用氟離子表面處理、熱氧化方法，降低InAlN/GaN肖特基接觸反向漏電流2個數量級以上，並探討了相關物理機制；製備了InAlN/GaN HEMT器件，並通過HEMT器件靜態特性變化討論了異質結構材料均勻性的影響。 本項目研究按照各年度計畫順利實施，已經完成項目研究內容，並取得了多項重要結果，發表SCI論文28篇，其中基金標註SCI論文26篇，申請國家發明專利 2項，獲得授權4項，培養博士研究生3人，碩士生2人。
