MOCVD 生长Mg 掺杂Ga N的退火研究3 - Journal of Semiconductors.PDF

第 26 卷 　第 3 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 26 　No . 3 2005 年 3 月 　　 C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S 　　Mar . ,2005 MOCVD 生长 Mg 掺杂 Ga N 的退火研究 冉军学 　王晓亮 　胡国新 　王军喜 　李建平 　曾一平 　李晋闽 ( 中国科学院半导体研究所 , 北京 　100083) ( ) 摘要 : 用 MOCVD 技术在 50mm 蓝宝石衬底 000 1 面上生长了 GaN ∶Mg 外延膜 ,对样品进行热退火处理并作了 ( ) ( ) Hall 、双晶 X 射线衍射 DCXRD 和室温光致发光谱 PL 测试. Hall 测试结果表明 ,950 ℃退火后空穴浓度达到 5 × 1017 cm - 3 以上 , 电阻率降到 25Ω ·cm ; (0002) 面 DCXRD 测试发现样品退火前 、后的半峰宽均约为 4 ′;室温 PL 谱 中发光峰位于 2 85eV 处 ,退火后峰的强度比退火前增强了8 倍以上 ,表明样品中大量被 H 钝化的受主 Mg 原子在 退火后被激活. 关键词 : MOCVD ; Mg 掺杂 ; 退火 ; pGaN ; DCXRD ; PL 谱 PACC : 6855 ; 7 155 ; 7855 中图分类号 : TN 3042 + 3 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2005) 掺杂浓度低 2～3 个数量级. 因此 ,研究退火对 GaN 1 　引言 ∶M g 外延膜空穴浓度 、晶体质量和发光性能的影 响以得到高质量的pGaN 具有重要意义. GaN 作为优 良的宽禁带半导体材料在制作光 本文研究了高温退火对 MOCVD 生长的 M g 电子器件和微电子器件方面有巨大的潜力 ,获得性 掺杂 GaN 外延膜的电学性质 、晶体质量和光学性质 能良好的p 型 GaN 材料是实现这些器件的关键因 的影响 ,得到了最佳退火条件 ,获得了空穴浓度为 5 素之一. 譬如对于 GaN 基双极型晶体管 ,提高基区 ×1017 cm - 3 的高质量 p 型 GaN 外延材料 , 同时 ,对 空穴浓度 ,降低电阻率可大大改善晶体管的电流输 更好地理解高温退火对 M g 掺杂 GaN 外延膜的激 出特性 、频率特性和基 区 电极 的欧姆接触性 能 活规律进行了探讨. 等[ 1 ,2 ] . 但由于 目前 p 型 GaN 发展不成熟 ,严重制约 了此类器件的研究进展. 同时 , GaN 基光电子器件 2 　实验 如发光二极管和激光二极管的性能也因p 型掺杂技 术的不成熟而受到严重影响[3 ,4 ] . 用 MOCVD 技术 采用 MOCVD 技 术 , 在 50mm 蓝 宝石 衬 底 生长 p 型 GaN 时 ,受主 M g 原子在生长过程中被 H ( ) 000 1 面上外延生长 M g 掺杂 GaN