背势垒对InAlN/GaN异质结构中二维电子气的影响

• 作者: 修向前 刘斌 孔月婵 李毅 甘天胜 谢自力 陈敦军 陈辰 陈鹏
• 来源期刊: 微纳电子技术
• 学科: 工学
• 关键词: InAlN/GaN异质结构 背势垒插入层 二维电子气(2DEG) 能带结构 电子迁移率
• 年，卷（期）: 2014,（6）
• 所属期刊栏目: 材料与结构
• 页码范围: 359-365
• 分类号: TN304.23|O471.5
• 语种: 中文
• DOI: 10.13250/j.cnki.wndz.2014.06.003

摘要

利用有效质量理论自洽求解Poisson和Schr(o)dinger方程理论研究了背势垒插入层对InAlN/GaN晶格匹配异质结构的电学性能的影响.研究表明,对于In0.17Al0.83 N/AlN/GaN的异质结构,AlN的临界厚度为2.43 nm.此时,异质结中二维电子气(2DEG)浓度达到2.49×1013cm-2,且不随势垒层厚度的变化而变化.重点模拟研究了具有背势垒的InAlN/AlN/GaN/AlGaN/GaN和InAlN/AlN/GaN/InGaN/GaN两种结构的能带结构和2DEG的分布情况.理论结果表明,采用AlGaN背势垒结构时,对于AlGaN的任意Al组分,GaN沟道层导带底能量均被抬升,增强了AlN/GaN三角势阱对2DEG的限制作用,提高了电子迁移率.采用InGaN/GaN作为背势垒结构,当InGaN厚度为2或3 nm时,三角势阱中的2DEG随InGaN中In组分的增加先升高后降低,这主要是由于GaN/InGaN界面处产生的正极化电荷的影响,引起电子在AlN/GaN三角势阱和InGaN/GaN势阱之间的分布变化.