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AlN插入层对AlxGa1-xN/GaN界面电子散射的影响
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]北京交通大学理学院,北京100044
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:60976070)资助的课题.
中文摘要:

本文研究AlN作为AlxGa1-xN/GaN插入层引起的电子输运性质的变化,考虑了AlxGa1-xN和AlN势垒层的自发极化、压电极化对AlxGa1-xN/AlN/GaN双异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)中极化电荷面密度、二维电子气(2DEG)浓度的影响,分析了AlN厚度与界面粗糙度散射和合金无序散射的关系;结果表明,2DEG浓度、界面粗糙度散射和合金无序散射依赖于AlN层厚度,插入一层1—3 nm薄的AlN层,可以明显提高电子迁移率。

英文摘要:

This paper investigates the changes of electron transport properties in AlxGa1-xN/GaN with an inserted AlN layer. The polarization charge density and two-dimensional electron gas (2DEG) sheet density in AlxGa1-xN/AlN/GaN double heterojunction high electron mobility transistors (HEMT) affected by the spontaneous polarization and piezoelectric polarization in AlxGa1-xN and AlN barrier are studied. Relations of interface roughness scattering and alloy disorder scattering with the AlN thickness are systematically analyzed. It is found that the alloy disorder scattering is the main scattering mechanism in AlxGa1-xN/GaN heterojunction high-electron-mobility transistors, while the interface roughness scattering is the main scattering mechanism in AlxGa1-xN/AlN/GaN double-heterojunction structure. It is also known that the 2DEG sheet density, interface roughness scattering and alloy disorder scattering are depended on the thickness of the inserted AlN layer. The 2DEG sheet density increases slightly and the mobility increases obviously by inserting an AlN layer about 1—3 nm. Taking Al mole fraction of 0.3 as an example, if without AlN layer, the 2DEG sheet density is 1.47 × 1013 cm-2 with the mobility limited by the interface roughness scattering of 1.15 × 104 cm2·V-1·s-1, and the mobility limited by alloy disorder scattering of 6.07 × 102 cm2·V-1·s-1. After inserting an AlN layer of 1 nm, the 2DEG sheet density increases to 1.66 × 1013 cm-2, and the mobility limited by the interface roughness scattering reduces to 7.88 × 103 cm2·V-1·s-1 while the mobility limited by alloy disorder scattering increases greatly up to 1.42 × 108 cm2·V-1·s-1.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876