2025-06-24 06:28来源:本站
MIGS结构中高度紧张的六角形GAN表现出有趣的物理特性,这些特性是由带状结构的修饰而产生的,这也影响了声子 - 电子相互作用和载体 - 传播性能42,43。单轴压缩应力降低了C/A比,六边形GAN的C/A极低的C/A为1.415。这也增加了内部参数(沿C轴GA和N sublattices之间的相对位移)和带隙(扩展数据图3A,C,D)。高应变还改变了三个价带的能量排序,表明与未经培训的Wurtzite GAN18,19相比,晶体场分裂的能量标志的逆转(扩展数据图3B和4以及补充注释1)。这种价波段的变化大大降低了沿C轴的有效孔的有效质量。结果,由于分裂孔带的优势和沿γ-至A路径的较小有效的分裂孔的较小有效质量,因此单轴压缩的GAN应沿C轴沿C轴显示大大增强。(γ和A表示(0,0,0,0)和(0,0,1.5)在相互晶格单元中。在诸如GAN之类的Wurtzite结构(例如GAN)中,γ-到A路径沿C轴沿C轴位于C轴上)。
为了评估沿C轴(平面外方向)增强的孔传输,我们使用了Terahertz时域椭圆法(THZ-TDE)。与Van der Pauw方法相比,仅测量平面电导率σ,THZ-TDE可以测量σ和平面外电导率σ。我们的TDE结果表明,合并MIG(扩展数据图6和方法)后,GAN的光导率提高了六倍,这意味着从裂外壳中占主导地位的有效质量(平均降低至原始值的平均值降低至原始值的30%)的结果可能大大提高了平面外的迁移率,这可能是造成的。通常,载流子的迁移率和浓度是成反比的,但是Mg与GAN的插入增加了两者,这可能会洞悉半导体的电导率增强。
在我们的电特性中,我们证明合并MIGS结构会修饰GAN的表面电势。这提供了相当大的技术优势,从而增强了未依存的gan上N型Schottky屏障二极管的屏障高度,并使P-type Gan上的欧姆接触实现了原本很难实现。
在MIGS结构是通过在无意间掺杂的GAN上的退火温度(本质上表现为轻度N型掺杂)上形成的,我们观察到了退火温度与反向偏置线的电压截距之间的线性相关性(指示了1/C²-V curve的内置电势)(图。这种趋势提供了在更高退火温度下更具电离受体的令人信服的证据,这对应于MIGS结构的较高覆盖率。我们还表明,MIGS结构引入的受体有助于额外的耗竭区域深度(图4B)。由于GAN中的周期性极性跃迁,MIGS结构中电离受体的起源可能是由极化场诱导的(图2D),而不是电力无效的间隙Mg。需要进一步的最先进的特征工具来验证这一假设。这种现象也可用于增加N型GAN44上Schottky屏障二极管的屏障高度。
除N型GAN外,在现有的P型GAN上掺入MIG可以大大降低特定的接触电阻率。这是有益的,因为处理成本较低以及MIG制造与半导体行业的“前端”过程的兼容性。我们以前曾报道过通过将金属毫克薄膜退火到GAN45,46中来增强欧姆的接触。然而,尚未阐明确切的机制,特别是所谓的“ mggan”层的性质。
通过将茎观测和I – V特征分析结合的受控实验,我们最终确定了MIGS结构是欧姆接触的原因。我们表明,P型GAN在500°C下用金属毫克退火10分钟,然后进行清洁,导致表面粗糙,但没有毫克插入的迹象(图4C)。该样品在I -V特征中没有表现出欧姆行为,并且空白样品(没有MG沉积)也没有表明单独的表面粗糙化不会导致欧姆接触。相反,在稍高的温度下退火的样品显示出短Mg板的相互作用,表明MIGS结构的早期形成(图4D)。相比之下,I – V特性显示了立即有效的欧姆与良好线性接触,表明与MIG的形成明显相关(图4E)。我们还注意到,MIG形成发作的阈值温度和时间可能会根据GAN中的初始Mg浓度而略有不同。通常,对于无意中掺杂的gan而言,它较高(例如,600°C 10分钟),对于最初用Mg大量掺杂的GAN,GAN的GAN较高(550°C 10分钟)。
由于隧道概率的增加,MIGS结构大大降低了接触电阻率(ρC)。这种效果可能是由于已确定的因素组合的结果,包括受体浓度升高和有效质量降低,如公式47,48:
其中φb是屏障高度,q是基本电荷,ħ是降低的planck常数,εs是介电常数,m*是有效的质量,而na是受体浓度。
MIGS结构中增强的孔传输还极大地促进了GAN P – N Junction Diodes45和P型Gan Schottky屏障Diodes49的出色性能,从而突出了这些纳米结构对广泛的电子设备应用的巨大技术潜力。
除了修改的电子带结构以及变化的光学和电气性能外,由紧张的gan产生的热传输的增强以及其他出现的物理特性也即将到来。从这种自发形成的结构中汲取智慧来制造具有精确成分和均匀厚度控制的人工分离13,50也是有意义的。因此,MIG的分层结构可能会提供一种新的工具来研究金属 - 流行器超晶格的带结构和运输特性,从而为开发高级材料和设备开放了途径。