Doping P-Jenis Mg dalam Epitaksi Filem Nipis GaN pada Substrat GaN

Doping P-Jenis Mg dalam Epitaksi Filem Nipis GaN pada Substrat GaN

Epitaxial filem nipis GaN jenis P pada substrat GaN adalah teknik utama untuk membangunkan peranti pemancar. Mg ialah dopan jenis-p yang paling biasa dalam sistem bahan III-nitrida, sebahagiannya disebabkan oleh proses pengaktifan yang telah ditetapkan. Doping jenis p tinggi kepekatan Mg (1018/ cm3) akan dicapai dalam GaN apabila dopan Mg disebarkan semasa pertumbuhan epitaxial. Filem nipis doping Mg yang ditanam menunjukkan kerintangan yang tinggi, tetapi ia berubah menjadi kekonduksian jenis p melalui pengaktifan haba. Pada tahun 1990, Nakamura mengemukakan bahawa GaN yang didopkan Mg ke dalam kekonduksian jenis p diaktifkan dengan penyepuhlindapan haba, dan kepekatan lubang yang diperoleh ialah 3 × 1018/ cm3 dan mobiliti ialah 9 cm2 /vs. Doping melalui penyebaran ialah satu teknologi pemprosesan IC tradisional. Rubin et al. mendapat GaN jenis p melalui resapan Mg. Melalui kaedah ini, kepekatan lubang yang diperoleh ialah 2×1016/ cm3 dan mobiliti ialah 12 cm2 /vs.

1. Mengenai Kepekatan Doping Mg P-jenis dalam Wafer Epitaxial GaN

Keseluruhan Struktur wafer GaN epi berdop Mg (PAM160608-GAN) kita bincangkan di bawah ialah:

Substrat: GaN c-face N-type yang ditanam oleh HVPE

Lapisan epi:

lapisan pertama tidak didopkan GaN 2um (Si, C, O <1E16cm-3);

lapisan kedua Mg-doped 1E17cm-3 4um GaN (Si, C, O <1E16cm-3).

S: Kami ingin tahu berapa besar sisihan doping? Dan berapa tinggi pencemaran lain seperti Si, O, dan C?

Sisihan Mg-doping dalam GaN pada wafer epi GaN ialah +/- 10% atau 20% atau lebih.

Doping p-jenis sisihan mg dalam GaN pada GaN

Si, C, O tahap doped ialah <1E16cm-3 atau kurang.

A: Data SIMS menunjukkan seperti angka berikut bahawa tahap latar belakang kekotoran untuk Gan pada Gan wafer epi hendaklah Si~1E16 atau lebih rendah (had pengesanan SIM), C~3~5E16, O~3~5E16 (juga boleh disebabkan oleh had pengesanan). Tahap ini harus umum untuk semua sistem.

tahap latar belakang kekotoran untuk GaN pada GaN

Sila ambil perhatian: Berkenaan kepekatan doping Mg, secara teknikal ia mempunyai beberapa masalah.

Secara umum, kita mempunyai kepekatan Mg-doped yang lebih tinggi (kira-kira 1019cm-2), untuk mendapatkan kepekatan lubang peranti yang boleh diterima dengan ketara (kira-kira 1017cm-2), reka bentuk sedemikian terutamanya dari dua pertimbangan:

(a) Kadar pengaktifan lubang doping Mg adalah sangat rendah, hanya 1%;

(b) Dalam pertumbuhan bahan MOCVD, dop sokongan (Si, O, C) dalam 1 ~ 3 * 1016cm-3, di mana Si, O akan menghasilkan kepekatan elektron sepadan (kadar pengaktifan hampir 100%, kepekatan elektron sepadan kira-kira 1016cm-3), unsur C terbentuk beberapa tahap dalam, ia akan mengurangkan kepekatan elektron dan lubang;

Tetapi dalam apa jua keadaan, apabila lubang didopkan daripada menyokong magnitud yang besar, bahan epitaxial GaN masih menunjukkan ciri kekonduksian jenis P keseluruhan.

2. Cabaran untuk Teknik Doping Filem Nipis GaN jenis P

Dalam kes kepekatan doping jenis Mg p ialah 1E17cm-3, dan Si, C, O kepekatan doping ialah <1E16cm-3.

Dengan doping, ia sememangnya akan dapat mengawal kepekatan doping Mg pada 10 dengan tepat17cm-3, sisihan boleh dikawal secara amnya antara 1 ~ 3 * 1017cm-3, tetapi kehadiran dua sampel tersebut menimbulkan masalah yang ketara:

(a) Selanjutnya kepekatan doping Si, C, O dikurangkan kepada 1016cm-3 atau kurang, untuk pertumbuhan MOCVD, ia adalah satu cabaran yang besar.

(b) Walaupun kepekatan doping Si, C, O dikurangkan kepada 1015cm-3, kali ini dengan sokongan kepekatan lubang dop Mg-doped (Si, O, C) kepekatan dalam susunan magnitud yang sama, pertumbuhan GaN jenis P yang diperolehi pada bahan GaN sukar untuk mempamerkan ciri-ciri disebabkan oleh pampasan bersama. lubang dan elektron, dan unsur-unsur C daripada kesan pampasan peringkat dalam dibawa, bahan mempunyai kebarangkalian besar ciri-ciri galangan tinggi.

Melainkan sokongan (Si, O, C) untuk mengurangkan kepekatan doping 1014cm-3, untuk mendapatkan epi GaN pada substrat GaN dengan kepekatan lubang 1015cm-3 adalah mungkin.

Jadi, jika anda mahu kepekatan doping Mg pada 1017cm-3, untuk mendapatkan kepekatan lubang 1015cm-3, kami percaya bahawa halangan yang lebih besar dalam seni.

Sudah tentu, anda boleh mengurangkan kepekatan doping Mg secara beransur-ansur, sebagai contoh, 1018cm-3, untuk mendapatkan kepekatan lubang yang lebih rendah, tetapi terdapat kekurangan data eksperimen terperinci.

Program ini masih agak selamat menggunakan kepekatan doping Mg yang lebih tinggi (kira-kira 1019cm-2), untuk mendapatkan kepekatan lubang yang boleh diterima (kira-kira 1017cm-2).

Untuk maklumat lebih lanjut, sila hubungi kami melalui e-mel di [email protected] dan [email protected].

Kongsi catatan ini