p型GaN欧姆接触的研究进展.docx
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1、P型GaN欧姆接触的研究进展潘群峰,刘宝林(原门大学物理系,福建原门361005)摘要:宽带隙的GaN作为半导体领域研究的热点之一,近年来发展得很快。p型GaN的欧姆接触问题一直阻碍高温大功率GaN基器件的研制。本文讨论了金属化方案的选择、表面预处理和合金化处理等几个问题,回顾了近年来p型GaN欧姆接触的研究进展。关键词:P型;GaN;欧姆接触中图分类号:TN304.23文献标识码:A文章编号:1003-353X(2004)08-OOI5-04Researchandprogressofohmiccontacttop-typeGaNPANQun-feng,1IUBao-IinDeptofPhys
2、ics,XiamenUniversity,Xiamen361005,China)Abstract:Thewide-bandgapGaNhasbeenextensive1yinvestigatedanddeve1opedrapid1yinrecentyears.Butdifficu1tyinobtaining1ow-resistanceohmiccontactstop-typeGaNb1ocksthedeve1opmentofhightemperature,highpowerGaN-baseddevices.Choiceofmeta11izationscheme,surfacepretreatm
3、entanda1Ioyingprocessarediscussed.Theprogressofohmiccontactstop-typeGaNarereviewed.Keywords:p-type;GaN;ohmiccontact1引言以GaN为代表的TII族氮化物因具有一系列优越的性质,而成为近年来化合物半导体研究的热点之一。利用其禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、导热性能良好等特点适合于制作高频、大功率电子器件:而利用其宽的直接带隙可以制作蓝、绿光和紫外光的光电子器件。虽然GaN基器件在近年来取得了相当大的进展,但是由于较难实现低阻的P型GaN欧姆接触,GaN基高温大功率器件的研制一直受到限
4、制。本文回顾了近年来P型GaN欧姆接触的研究进展,主要讨论了金属化方案的选择、表面预处理和合金化处理三个方面的问题,最后介绍了其他一些获取低阻欧姆接触的方法。基金项目:国家自然科学基金项目(60276029):福建省自然科学基金项目(A0210006)2P型GaN欧姆接触问题n型GaN的欧姆接触相对容易制作,用几种金属组合,如Ti/A1,Ti/A1/Ti/Au等,接触电阻率通常可以达到10一-10FQ-C1n2,而制作低阻的p-GaN欧姆接触比较困难。有两方面的原因阻碍低阻的P-GaN欧姆接触:一方面是难于生长重掺杂的p-GaN材料(P型浓度10,8cmD;另一方面是缺乏合适的接触金属材料,P
5、-GaN材料的功函数很大(7.5eV),而功函数最大的金属Pt也只有5.65eV。除此之外,金属化工艺(包括表面处理,金属沉积和合金化处理)的条件也会影响P-GaN的接触电阻。虽然采用不同的工艺条件可以获得类似欧姆性质的特性,但是接触电阻率通常为IO.、1。3口c120这样的阻值对于一般显示用的发光二极管(1ED)不存在严重的问题,但是对于高电流密度工作的激光二极管(1D),会金属P-GaN浓度cr3工艺过程接触电阻率6Ccm?参考文献NiA2IO17500C空气中退火10min4.0IO63Pt/Ni/Au310,300C氯气中退火IInin5.110*MZrNZZrB21IO18105(C
6、氮气中退火30S(68)XIO5NiO2IO17王水预处理,600t空气中退火8.6IorCr/Au1.4102500退火1min3.010*7WSi1.010,83001C退火6.8IO28Pd/Au10王水预处理,700C退火1.991049Pt/Ru(23)10176009氮气中退火2.0IOd10Pt7IO17500*C氮气中退火1.8+1.710511表1各种P型欧姆接触金属化方案及结果引起诸如缺陷生成,退化或者互扩散等问题。实现1D要求接触电阻率必须低于10TQcm?,目前只有少数的研究小组能做到。表1列出了各种金属化方案及目前较好的研究结果。3金属化方案的选择高质量的欧姆接触要求
7、具备低阻和热稳定的特点,对于发光器件还要求高的透射率,所以在选择金属化方案时必须考虑这几个问题。通常,要获得低阻的欧姆接触,金属和半导体界面的肖特基势垒高度要小。在不考虑表面态影响的前提下,降低势垒高度的方法是:对于n型半导体,选择功函数小的金属:而对P型选择功函数大的金属。对于n型GaN欧姆接触的电学性质和金属功函数的关系存在着两种截然不同的观点:Bermudez等人1认为肖特基模型可用于n型GaN,肖特基势垒高度由金属功函数和半导体电子亲合势的差别决定;而反之,GUo等人”3:报道了n型GaN的肖特基势垒高度不取决于金属的功函数。对于P型GaN的欧姆接触,Mori等人M认为肖特基势垒高度和
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