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GaN-Kenntnisse 2

Sep 12, 2020

Einführung von Material (GaN)


Die Forschung und Anwendung von GaN-Material ist das derzeitige und wichtigste Thema der weltweiten Halbleiterforschung und -entwicklung für mikroelektronische Bauelemente. Optoelektronische Bauelemente sind eine neue Art von Halbleitermaterial und mit SIC, Diamant und anderen Halbleitermaterialien, bekannt als Ge, ist Si das erste Generation von Halbleitermaterialien, die zweite Generation von GaAs, InP-Verbindungshalbleitermaterialien nach der dritten Generation von Halbleitermaterialien.

Es hat die Eigenschaften einer breiten direkten Bandlücke, einer starken Atombindung, einer hohen Wärmeleitfähigkeit, einer guten chemischen Stabilität (nahezu frei von Säurekorrosion) und einer starken Bestrahlungsbeständigkeit und hat eine breite Perspektive bei der Anwendung der Optoelektronik bei hohen Temperaturen -Geräte und Hochfrequenz-Mikrowellengeräte.


Materialeigenschaften

Die chemischen Eigenschaften von GaN sind bei Raumtemperatur in Wasser, Säure und Base unlöslich, lösen sich jedoch in einer heißen Alkalilösung sehr langsam auf.

NaOH, H2SO4 und H3PO4 können schlechtes GaN schnell korrodieren und können zur Fehlererkennung dieser GaN-Kristalle geringer Qualität verwendet werden.

GaN ist bei hoher Temperatur unter HCL- oder H2-Gas instabil, während es unter N2-Gas am stabilsten ist.


Die strukturellen Eigenschaften

GaN hat zwei Hauptkristallstrukturen, Wurtzit bzw. Sphalerit.


Elektrische Eigenschaften

Die elektrische Charakteristik von GaN ist der Hauptfaktor, der das Gerät beeinflusst.

Das unbeabsichtigt dotierte GaN ist unter verschiedenen Bedingungen vom n-Typ, und die Elektronenkonzentration der besten Probe beträgt etwa 4 × 1016 / cm3.

Im Allgemeinen werden vorbereitete Proben vom p-Typ hochkompensiert.

Viele Forschungsgruppen haben sich auf diesem Gebiet engagiert. Zhongcun berichtete, dass die maximalen Mobilitätsdaten von GaN bei Raumtemperatur und Flüssigstickstofftemperatur n=600 cm² / V · s bzw. n=1500 cm² / v · s betrugen und die entsprechende Trägerkonzentration n=4 × 1016 / cm³ und n=betrug 8 × 1015 / cm3.

Die in den letzten Jahren angegebene Elektronenkonzentration der MOCVD-GaN-Schicht beträgt 4 × 1016 / cm3&Ampere; LT.

1016 / cm³;

Die Ergebnisse der Plasmaaktivierung von MBE waren 8 × 10 3 / cm 3 und& lt.

1017 / cm³.

Die undotierte Trägerkonzentration kann im Bereich von 1014 bis 1020 / cm³ gesteuert werden.

Zusätzlich kann die Dotierungskonzentration im Bereich von 1011 bis 1020 / cm³ durch P-Dotierungsverfahren und Mg-Elektronenstrahlbestrahlung mit niedriger Energie oder thermische Glühbehandlung gesteuert werden.


Die optischen Eigenschaften

Die Menschen achten auf die Eigenschaften von GaN und zielen auf seine Anwendung in Blaulicht- und Purpurlicht emittierenden Geräten ab.

Maruska und Tietjen haben zuerst die direkte Spaltenergie von GaN bei 3,39 eV genau gemessen.

Mehrere Gruppen haben die Abhängigkeit der GaN-Bandlücke von der Temperatur untersucht. Pankove et al. schätzte eine empirische Formel für den Bandlückentemperaturkoeffizienten: dE / dT=-6,0 × 10-4eV / k.

Monemar stellte fest, dass die Grundbandlücke 3,503 eV ± 0,0005 eV und bei 1,6 kT Eg = 3,50350 (5,08 × 10-4T2) / (T-996) eV betrug.

Darüber hinaus haben viele Menschen die optischen Eigenschaften von GaN untersucht.


Ein Überblick

GaN ist eine extrem stabile Verbindung, es ist das harte Material mit hohem Schmelzpunkt, der Schmelzpunkt beträgt 1700 ° C, GaN hat einen hohen Ionisationsgrad und gehört zu den höchsten in Ⅲ - Ⅴ Clanverbindungen (0,5 oder 0,43).

Unter atmosphärischem Druck sind GaN-Kristalle normalerweise hexagonaler Wurtzit.

Es hat vier Atome in einer Zelle, ungefähr halb so groß wie GaAs.

Aufgrund seiner hohen Härte ist es ein gutes Beschichtungsschutzmaterial.


Das Hauptproblem

Da GaN ein Halbleiter mit großer Bandlücke und zu großer Polarität ist, ist es schwierig, durch hohe Dotierung einen guten ohmschen Metall-Halbleiter-Kontakt zu erhalten, was ein schwieriges Problem bei der Herstellung von GaN-Bauelementen darstellt. Daher hängt die Leistung von GaN-Bauelementen häufig mit dem Produktionsergebnis des ohmschen Kontakts zusammen.

Eine bessere Lösung besteht nun darin, den Heteroübergang zu verwenden, zuerst die Spaltbreite allmählich kleiner zu machen und dann eine hohe Dotierung zu verwenden, um einen ohmschen Kontakt zu erzielen. Dieser Prozess ist jedoch komplexer.

Mit einem Wort, der ohmsche Kontakt ist ein Hauptproblem, das bei der Herstellung von GaN-Bauelementen gelöst werden muss.