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实现高阻GaN材料的一般原理及方法

  由于半导体材料的电阻率与导带电子浓度和电子迁移率的乘积与价带空穴浓度和空穴迁移率的乘积之和成反比,因此,要提高GaN材料的电阻率,就要减小GaN中的导带电子浓度和价带空穴浓度,并减小电子和空穴的迁移率。由于载流子浓度的值通常远远大于载流子的迁移率,因此,提高GaN材料电阻率的主要思路是减小其导带的电子浓度和价带的空穴浓度。据此,获得高阻GaN有三种方法:
  (1)提高GaN材料的纯度和晶格完整性。GaN材料室温下的禁带竞度为3.4eV,是宽禁带半导体,室温时热激发产生的导带电子和价带空穴的密度几乎为零。如果GaN材料中没有任何杂质并且晶格完整,则GaN材料是高阻材料。晶格完整的高纯GaN材料是最理想的高阻GaN材料,然而不幸的是晶格完整的高纯GaN材料极难获得。在实际中UID-GaN通常为N型,杂质主要为自掺杂O和Si等;
  (2)有意在GaN材料中引入结构缺陷,如位错等。结构缺陷可在GaN的禁带中引入电子陷阱能级或受主能级,使导带电子被电子陷阱俘获或被受主补偿,从而获得高阻GaN材料。常见的方法是引入较高密度的ETD;
  (3)有意在GaN材斜中掺入杂质,该杂质可在GaN的禁带中引入电子陷阱能级或受主能级,使导带电子被电子陷阱俘获或被受主补偿,从而获得高阻GaN材料。
  实际上,以上形成高阻GaN材料的三种机制一般同时起作用,但通过人为控制,可使某种机制起主要作用。

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