【摘 要】
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AlxGsa1-xN/GaN异质结构是发展高温、高频、高功率电子器件的最重要也是最基本的结构，深受国际上的关注。因此，AlxGa1-xN/GaN异质结构材料与器件的研究已成为当前半导体科学与技术研究的前沿领域和热点。本论文系统地研究AlxGa1-xN/GaN异质结构肖特基接触的制备和物理性质、AlxGa1-xN/GaN异质结构中二维电子气(2DEG)的性质，以及AlxGa1-xN/GaN异质结构的
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AlxGsa1-xN/GaN异质结构是发展高温、高频、高功率电子器件的最重要也是最基本的结构，深受国际上的关注。因此，AlxGa1-xN/GaN异质结构材料与器件的研究已成为当前半导体科学与技术研究的前沿领域和热点。本论文系统地研究AlxGa1-xN/GaN异质结构肖特基接触的制备和物理性质、AlxGa1-xN/GaN异质结构中二维电子气(2DEG)的性质，以及AlxGa1-xN/GaN异质结构的表面态性质。主要结果如下：
(1)成功地制备出了高质量的AlxGa1-xN肖特基接触，在n型掺杂浓度为7.5×1017cm-3的Al0.22Ga0.78N样品上得到势垒高度为1.28eV、理想因子为1.4的Pt/Au肖特基接触。
(2)研究了在淀积肖特基接触金属前，不同表面处理方法对肖特基接触势垒高度和理想因子的影响，发现采用(NH4)2S溶液对AlxGa1-xN表面进行处理，可以有效地减小肖特基接触的理想因子，同时增大势垒高度。XPS研究结果表明：在经过(NH4)2S溶液处理后，Ga3d和A12p峰的位置均向低键能方向偏移，而N1s峰的位置向高键能方向偏移，并且相对强度增大，说明(NH4)2S溶液能够有效地除去AlxGa1-xN表面的自然氧化层，从而改善肖特基接触性能。
(3)通过C-V特性分析求出了2DEG浓度与空间分布，在AlxGa1-xN势垒层厚度为30nm的Al0.22Ga0.78N/GaN异质结构中，2DEG面密度为6.08×1012cm-2，平均分布深度位于异质界面以下1.69nm处，2DEG空间浓度分布峰的半高宽为0.9nm；对于AlxGa1-xN势垒层厚度为55nm的Al0.22Ga0.78N/GaN异质结构，2DEG面密度降为3.49×1012cm-2，平均分布深度位于异质界面以下3.14nm处，2DEG空间浓度分布峰的半高宽为1.2nm。结果表明，与AlxGa1-xAs/GaAs异质结构相比，AlxGa1-xN/GaN异质结构中2DEG的面密度要高一个数量级，而空间分布要窄一个数量级。2DEG面密度和空间分布的差别，可归结于AlxGa1-xN层中极化电场对AlxGa1-xN/GaN异质结构界面能带的调制和AlxGa1-xN/GaN异质结构界面很大的导带不连续。
(4)通过测量AlxGa1-xN/GaN肖特基结和MIS结构的电容-频率和电导-频率特性，采用数值拟合的方法，得到了AlxGa1-xN表面态的时间常数和态密度。结果发现，在AlxGa1-xN/GaN异质结构中，AlxGa1-xN存在密度很大的表面态，其密度约为1012cm-2量级，时间常数约为1μs。在相同的AlxGa1-xN/GaN异质结构上，在栅电极金属和AlxGa1-xN势垒层表面之插入30nm厚的Si3N4绝缘层构成MIS结构，结果发现，MIS结构的AlxGa1-xN表面态密度比MS结构小约一个数量级，在1011cm-2量级，而时间常数基本相同。这一结果说明，Si3N4绝缘层可以有效地降低AlxGa1-xN的表面态密度，从而改善AlxGa1-xN/GaN异质结构器件的性能。
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