纖鋅礦n-GaN的補償度及遷移率模型.pdf

1、Chin等人以載流子濃度和補償度為參量，運用變分原理從理論上計算得到了室溫電子遷移率的變化圖線，他們的研究成果，被大量文獻引用來評估GaN材料的補償度。然而，根據他們的圖象比對得到的補償度有時比實際變溫霍耳測量擬合得到的值大很多，并且，遷移率與載流子濃度和補償度的復雜關系僅以圖線描述而沒有補償度的數學解析式，給材料分析和器件設計帶來困難。為此，本論文基于Chin等人的遷移率模型，應用數值方法，將補償度表示為載流子濃度和遷移率的解析模型函

2、數，并通過計算導出了摻硅GaN補償度計算模型；本論文還將Chin等人的77K溫度下纖鋅礦n-GaN的遷移率模型用解析函數表示了出來、并導出了77K溫度下纖鋅礦n-GaN的補償度模型。此外，本論文還對以載流子濃度和位錯密度為參量的遷移率模型，及GaN外延層的晶格失配度進行了詳細的討論。結果表明： 1．計算纖鋅礦n-GaN的補償度必須區(qū)分嚴格非故意摻雜和硅摻雜。對于嚴格非故意摻雜樣品，本文基于Chin理論的模型值和理論值在載流子濃度

3、10<'16>～10<'20>cm <'-3>范圍內吻合得很好。樣品變溫霍耳測量擬合得到的室溫補償度與模型值比較表明，對于嚴格非故意摻雜樣品和摻Si樣品，載流子濃度分別在10<'16>～10<'20>cm<'-3>和3×10<'16>～10<'18>cm<'-3>范圍內，實驗擬合值和模型值吻合得很好。本文認為，Si在GaN中是高效摻雜劑，高溫生長的非故意摻雜樣品由于生長條件如源材料等問題可能導致Si含量較高，從而施主濃度升高降低補償度。

4、 2． 77K溫度下的n-GaN補償度模型值和理論值及變溫霍耳測量擬合值三者比較表明，對非故意摻雜或摻Si樣品，載流子濃度在10<'16>～10<'19>cm<'-3>范圍內，三者吻合得非常好。這表明，只有在高溫條件下，Si雜質才表現出高效摻雜劑特性，對補償度產生重要影響。 3．螺位錯密度，刃位錯密度及位錯間的相互作用對遷移率均產生重要影響；目前許多文獻從理論上提出的以載流子濃度和位錯密度為參量的遷移率理論模型，盡管有合