III族窒化物半導体混晶の欠陥準位・表面準位の評価と制御

III族氮化物半导体混晶的缺陷能级和表面能级的评估和控制

基本信息

批准号：
19032001
负责人：
橋詰保
金额：
$ 5.57万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19032001/
关键词：
GaN AlGaN DLTS 深い準位表面準位表面伝導電気化学プロセス表面酸化

项目摘要

発光素子の効率・安定動作・信頼性には、バルクの結晶欠陥とともに、ヘテロ界面での禁制帯内連続電子準位(界面準位)や端面での表面準位の特性が影響する場合が多いが、これらの特性は明らかになっていない。本研究では、GaNおよびAlGaNのバルク欠陥準位と表面・端面・ヘテロ界面における表面電子準位を詳細に評価し、その特性の理解と制御を目的として研究を展開した。1) Al組成26%のAlGaN混晶にショットキー接合を形成し、暗中および光照射下での過渡容量応答評価を行なった。伝導帯下端より1.0eVおよび禁制帯中央付近の深い準位からの応答を検出し、詳しい解析の結果、5-8×10^<16>cm^<-3>程度の比較的高い密度を有することを明らかにした。2) 保護膜高温熱処理によるp-GaN表面の特性変化を詳細に評価した。XPS解析より1000℃以上の熱処理によりGa原子の外方拡散とMg原子の表面偏析が明らかになった。また、電流-電圧測定とPL評価より深い準位の生成による表面抵抗の増大が観測され、Ga空孔や格子間Mgに関連する複合欠陥の存在が示唆された。3) 電気化学酸化によるGaNおよびAlGaNの表面制御を検討した。酸化膜を溶液除去した表面に金属接合を形成した場合、接合特性の均一性が向上することが確認された。また、ドライエッチングで形成したナノ細線側面を選択的に酸化した場合、細線の伝導特性が向上することが明らかになった。これらの結果より、電気化学酸化による表面欠陥や表面準位の低減が確認され、表面制御に適用できる事を示した。

发光器件的效率、稳定工作和可靠性常常受到异质界面禁带内的连续电子能级（界面态）和边缘表面的表面态以及体晶体缺陷的影响。特征尚未明确。在这项研究中，我们对 GaN 和 AlGaN 的表面、边缘和异质界面的体缺陷能级和表面电子能级进行了详细评估，目的是了解和控制它们的特性。 1)在Al成分为26%的AlGaN混晶中形成肖特基结，并在黑暗和光照射下评估瞬态电容响应。我们在导带底部下方1.0eV、禁带中心附近的深能级处检测到了响应，详细分析表明它具有相对较高的密度，约为5-8×10^<16>cm^ <-3> 透露了这一点。 2)详细评价由于保护膜的高温热处理而引起的p-GaN表面的特性变化。 XPS分析表明，由于1000℃以上的热处理，导致Ga原子向外扩散和Mg原子表面偏析。此外，根据电流-电压测量和PL评估，观察到由于深层能级的产生而导致的表面电阻增加，这表明存在与Ga空位和间隙Mg相关的复杂缺陷。 3)研究了电化学氧化对GaN和AlGaN的表面控制。已证实，当在已经用溶液去除了氧化膜的表面上形成金属结合时，结合特性的均匀性得到改善。另外，已经揭示，当通过干蚀刻形成的纳米线的侧表面被选择性氧化时，纳米线的导电性能得到改善。这些结果证实了电化学氧化可以减少表面缺陷和表面状态，表明它可以应用于表面控制。

项目成果

期刊论文数量（34）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Surface control of GaN alloys for photonic and electronic devices

用于光子和电子器件的 GaN 合金的表面控制

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
Proc.of SPIE, Gallium Nitride Materials and Devices IV 7216(論文番号7216-0U-1-8)
影响因子：
0
作者：
T.Hashizume;N.Shiozaki;K.Ohi
通讯作者：
K.Ohi

Impacts of Surface of Oxidation and Oxynitridation on DC Characteristics of AlGaN/GaN HEMTs

表面氧化和氮氧化对AlGaN/GaN HEMT直流特性的影响

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. Sugawara;J. Kotani and T. Hashizume;四方俊幸;Masafumi Tajima and Tamostu Hashizume
通讯作者：
Masafumi Tajima and Tamostu Hashizume

Effects of interface states and temperature on the C-V behavior of metal/insulator/A1GaN/GaN heterostructure capacitors

界面态和温度对金属/绝缘体/AlGaN/GaN异质结构电容器C-V行为的影响

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
J. Appl. Phys. 103
影响因子：
0
作者：
M. Miczek;C. Mizue;T. Hashizume;and B. Adamowicz
通讯作者：
and B. Adamowicz

Analysis of lateral surface leakage in the vicinity of Schottky gates in AlGaN/GaN HEMTs

AlGaN/GaN HEMT 肖特基栅极附近的横向表面泄漏分析

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
J. Kotani;M. Tajima;S. Kasai and T. Hashizume
通讯作者：
S. Kasai and T. Hashizume

Impurity incorporation and Ga outdiffusion at n-GaN surfaces during high-temperature annealing processes

高温退火过程中 n-GaN 表面的杂质掺入和 Ga 外扩散

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hidetomo Mukai;Kazuaki Hatsusaka and Kazuchika Ohta;Takshi Kimura and Tamotsu Hashizume
通讯作者：
Takshi Kimura and Tamotsu Hashizume