ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАССИВИРУЮЩИХ СЛОЕВ НА ЕМКОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕТЕРОСТРУКТУР AlGaN/GaN

Исследованы гетероструктуры AlGaN/ GaN, выращенные методом МOCVD на сапфировых и кремниевых подложках. Проведены измерения вольт−фарадных характеристик при планарном расположении ртутного зонда и второго электрода на поверхности образцов в диапазоне частот от 200 Гц до 1 МГц. Проанализирован вид типичных С—V−характеристик для гетероструктур с верхними нелегированными слоями i−AlGaN и i−GaN при толщине верхних слоев 1,5—2,5 нм. В ходе исследований при работе на низких частотах (f < 50÷200 кГц) для ряда структур с толщиной слоя i−GaN 5,0 нм при переходе из области обе- днения в область обогащения зафиксировано появление на С—V− кривых характерного пика. Высота этого пика увеличивалась с уменьшением частоты. Экспериментально показано, что частота, при которой фиксировали этот пик, может зависеть от плотности дислокаций в гетероструктурах. Дано возможное объяснение причин появления пиков с учетом модификации зонной диаграммы таких структур при наложении внешних электрических полей. Показано, что использование пассивирующего слоя Si3N4 приводит к возникновению дополнительного положительного заряда в барьерном слое.

гетероструктуры AlGaN/GaN, вольт-фарадные характеристики, зонная диаграмма, частотные измерения, пассивирующий слой, двухмерный электронный газ, дислокация, резерфордовское обратное рассеяние

1. Green, B. M. The effect of surface passivation on the microwave characteristics of undoped AlGaN/GaN HEMTs / B. M. Green, K. K. Chu, E. M. Chumbes, J. A. Smart, J. R. Shealy, L. F. Eastman // IEEE Electron Device Lett. − 2000. −V. 21, N 6. − P. 268—270. DOI: 10.1109/55.843146

2. Liu, W. L. Capacitance−voltage spectrocopy of trapping states in GaN/AlGaN heterostructure field−effect transistors / W. L. Liu, Y. L. Chen, A. A. Balandin, K. L. Wang // J. Nanоelectronics and Optoelectronics. − 2006. − V. 1. − P. 258—263.

3. Arulkumaran, S. Studies on the influences of i−GaN, n−GaN, p−GaN and InGaN cap layers in AlGaN/GaN high−electron−mobility transistors/ S. Arulkumaran, T. Egawa, H. Ishikawa // Jap. J. Appl. Phys. − 2005. − V. 44. − P. 2953—2960.

4. Vertiachikh, A. V. Effect of the surface and barrier defects on the AlGaN/GaN HEMT low−frequency noise performance / A. V. Vertiachikh, L. F. Eastman // IEEE Electron Dev. Lett. − 2003. − V. 24, N 9. − P. 535—537. DOI: 10.1109/LED.2003.816588

5. Derluyn, J. Improvement of AlGaN/GaN high electron mobility transistor structures by in situ deposition of a Si3N4 surface layer/ J. Derluyn, S. Boeykens, K. Cheng, R. Vandersmissen, J. Das, W. Ruythooren, S. Degroote, M. R. Leys, M. Germain, G. Borghs // J. Appl. Phys. − 2005. − V. 98. − P. 054501−1−5

6. Kroemer, H. Measurement of isotype heterojunction barriers by C−V profiling/ H. Kroemer, Wu−Yi Chien, J. S. Harris (Jr), D. D. Edwall // Appl. Phys. Lett. − 1980. − V. 36, N 4. − P. 295—297. DOI: 10.1063/1.91467

7. Enisherlova, K. L. AlGaN/GaN heterostructure study using Rutherford backscattering spectrometry / K. L. Enisherlova, V. S. Kulikauskas, V. V. Zatekin, T. F. Rusak, N. B. Gladysheva, I. I. Razguleyaev // J. Surf. Investigation, X−ray, Synchrotron and Neutron Techniq. − 2011. − V. 5, N 4. − P. 626—635.

8. Брунков, П. Н. Емкостная спектроскопия электронных состояний в гетероструктурах с квантовыми ямами и квантовыми точками. Дисс. … докт. физ.−мат. наук / П. Н. Брунков. − СПб., 2007.

9. Ambacher, O. Two−dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization charges in N− and Ga− gace AlGaN/ GaN heterostructures/ O. Ambacher, J. Smart, J. R. Shealy, N. G. Weimann, K. Chu, M. Murhy, W. J. Schaff, L. F. Eastman // J. Appl. Phys. − 1999. − V. 85, N 6. − P. 3222—3233.

10. Ibbetson, J. P. Polarization effects, surface states, and the sourface of electrons in AlGaN/GaN heterostructure field effect transistor/ J. P. Ibbetson, P. T. Fini, K. D. Ness, S. P. DenBaars, J. S. Speck, U. K. Mishra // Appl. Phys. Lett. − 2000. − V. 77, N 2. − P. 250—252

11. Yu, E. T. Spontaneous and piezoelectric polarization effects in III−V nitride heterostructures / E. T. Yu, X. Z. Dang, P. M. Asbeck, S. S. Lau // J. Vac. Sci. Technol. B. − 1999. − V. 17, N 4. − P.1742—1749.

12. Dawei, Y. Capacitance and conduction dispersion in AlGaN/GaN heterostructure/ Yan Dawei, Wang Fuxue, Zhu Zhaomin, Cheng Jianmin, Gu Xiaofeng // J. Semiconductors. − 2013. − V. 34, N 1. − P. 014003−1−4.