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河北工业大学硕士论文 GaAs 基双 δ掺杂 PHEMT 材料的研究 摘 要 半导体技术在经过几十年的发展之后，元素半导体和化合物半导体成为半导体领域中 两类主要的半导体。硅半导体器件和集成电路占据了半导体市场的 90% 以上，而化合物半 导体中的砷化镓半导体材料研究时间长，工艺也最成熟。 2 GaAs 器件的迁移率可以高达 6000cm /V·s ，禁带宽度较宽室温下为 1.424eV 工作温度 上限高，且为直接带隙半导体发光效果好，制成的异质结器件电子浓度大。GaAs 材料的 应用广泛，器件种类多，如高电子迁移晶体管 HEMT ，异质结双极晶体管HBT ，霍尔器件 （传感器），以及各种光电器件诸如LED 、量子阱激光器、太阳能电池等。 GaAs 基的 HEMT 以高功率、低噪声广泛应用于移动通讯、卫星接收、微波低噪声、 信号的放大和发射等领域。GaAs 赝配高电子迁移率晶体管（PHEMT ）为 HEMT 的改进 型，具有更大的二维电子气浓度（2DEG ）和更高的迁移率，其功率、频率和噪声特性更 加优良。为了获得具有更高的 n ×μ ，PHEMT 由单异质结向双异质结发展，在沟道层的 s n 下方生长掺杂的反结，形成方形量子势阱，提高对二维电子气的限制作用，提高器件的性 能。但结果并不像预期的那样，初步估计是由于反结界面的不平整和缺陷造成的。 论文工作基于本课题组的前期研究基础，研究 MBE 工艺中 InGaAs 在 AlGaAs 上的外 延机理与生长模式， 通过控制优化 AlGaAs 隔离层和 InGaAs 沟道层的生长工艺，改善材 料结构中 AlGaAs/InGaAs 反结的界面性能，从而同时获得高载流子浓度与高电子迁移率， 实现了性能较优异的高质量双 δ掺杂 AlGaAs/InGaAs PHEMT 材料：2DEG 密度 3.5×1012 2 2 /cm ，电子迁移率达 6500 cm /V·s 。 关键词：砷化镓，赝配高电子迁移晶体管，分子束外延，光致发光，微波霍尔效应 i GaAs 基双 δ掺杂 PHEMT 材料的研究 Double δ-doped GaAs-based PHEMT materials research ABSTRACT After decades development of semiconductor technology, element semiconductors and compound semiconductors become two major semiconductor in the semiconductor field. Silicon semiconductor devices and integrated circuits accounted for 90% of the market, while in compound semiconductor GaAs semiconductor materials have been researched for a long time, and