Дата публикации: 2019

Дата публикации в реестре: 2021-08-05T17:49:02Z

Аннотация:

В работе с целью разработки технологии роста гетероструктур на основе Al(Ga)N исследовалось влияние различных условий роста гетероструктур молекулярно-пучковой эпитаксией на свойства слоев AlN и AlGaN. Были установлены условия для роста буферных слоев AlN, которые позволили достигнуть среднеквадратичного значения величины шероховатостей 0,7 нм. Показано, что увеличение толщины слоя AlN приводит к уменьшению плотности краевых дислокаций, в то время как явной зависимости плотности винтовых дислокаций от толщины слоя не наблюдалось. Минимальные полученные значения плотности проникающих дислокаций для слоя AlN толщиной 1,25 мкм составили nкраев. = 5,9×109 см-2 и nвинт. = 2,2×107 см-2. В результате оптимизации температуры роста AlGaN была выращена серия слоев толщиной 0,15 мкм, показавших стимулированное излучение на длинах волн λ = 330 нм, 323 нм, 303 нм и 297 нм с пороговыми плотностями мощности 0,7 МВт/см2, 1,1 МВт/см2, 1,4 МВт/см2 и 1,4 МВт/см2 соответственно. Установленные условия эпитаксии слоев AlN и AlGaN на подложках сапфира были использованы для роста транзисторной структуры AlGaN/GaN на подложке сапфира с двумерным электронным газом, который имел подвижность 1950 см2/(Вс) при концентрации 1,15×1013 см-2. Полученные результаты важны для создания излучающих оптоэлектронных полупроводниковых приборов, работающих в УФ области спектра, а также приборов силовой и высокочастотной электроники на основе нитридов. Abstract. In order to develop a technology for the growth of Al(Ga)N-based heterostructures, the effect ofdifferentmolecularbeamepitaxygrowthconditionsonthepropertiesofAlNandAlGaNlayerswasstudied. TheoptimalconditionsforthegrowthofAlNbufferlayerswereestablished,whichmadeitpossibletoachieve a rootmeansquare roughnessassmallas0.7nm.Itwas shownthatanincreaseofAlNlayerthicknessleads toadecrease of density of edge dislocations, while no explicit dependence of the screw dislocation density onthelayerthicknesswas observed.Theminimal obtaineddislocationsdensity values for 1.25μm-thickAlN layer were nedges=5.9×109 cm−2 and nscrew=2.2×107 cm−2 for edge and screw dislocations respectively. AsaresultofoptimizationoftheAlGaNgrowthtemperature,aseriesof0.15μm-thicklayerswasgrown,which showed stimulatedemission at wavelengthsλ= 330nm, 323nm, 303nm, and 297nmwiththreshold power densitiesof0.7MW/cm2, 1.1MW/cm2, 1.4MW/cm2 and 1.4MW/cm2, respectively.Thedeterminedoptimal epitaxy conditions for AlN and AlGaN layers were used to grow the AlGaN/GaN high electron mobility transistor structure on a sapphire substrate with two-dimensional electron gas, which had amobility of 1950 cm2 /(Vs)ataconcentrationof1.15×1013cm-2.Theobtainedresultsareimportantforcreatingofnitride-based UV-emittingoptoelectronicsemiconductordevices,aswellashigh-powerandhigh-frequencyelectronicdevices.

Тип: Статья