【摘 要】
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铝镓氮(AlGaN)作为宽带隙半导体材料,不仅具有直接的宽带隙,而且具有优秀的物理和化学特性,被认为是很有发展潜力的半导体材料。本文分别采用理论和实验两种方法研究掺杂和表
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铝镓氮(AlGaN)作为宽带隙半导体材料,不仅具有直接的宽带隙,而且具有优秀的物理和化学特性,被认为是很有发展潜力的半导体材料。本文分别采用理论和实验两种方法研究掺杂和表面修饰对AlGaN电学性能尤其是场发射性能的影响。发现一些有意义的结果,将对新型AlGaN电子器件设计与制备提供新的思路。所取得的一些主要进展如下: 1)采用第一性原理计算,计算了掺杂及表面修饰GaN的电子结构及其能带特性。研究结果表明,Si掺杂能有利于GaN电子浓度提高;Cr-C共掺杂可使GaN带隙变小,增加了GaN在可见光区电器件的应用;计算表明,H原子吸附能有效地降低GaN表面功函数。理论计算表明,掺杂有利于提高导带电子浓度,表面吸附降低功函数,这都将有利于场发射性能的提高。 2)利用脉冲激光沉积,制备了一系列不同Si掺杂浓度的AlGaN薄膜。场发射测试结果表明,Si掺杂浓度为1％的AlGaN薄膜,具有最佳的场发射性能,其开启电场显著降低。合适的Si掺杂浓度AlGaN薄膜具有最佳场发射性能主要应归功于掺杂增加场发射的电子供给,但进一步掺杂可能导致缺陷增加而使场发射性能趋向降低。本研究将为掺杂提升场发射性能提供可靠依据。 3)采用等离子体处理对AlGaN薄膜进行了H、Ar等离子体处理。场发射测试结果表明:H等离子体和Ar等离子体都可以增强薄膜的场发射性能。等离子处理对场发射的显著影响应归功于表面等离子可以改变其表面形貌及表面功函数特性。通过把制备的样品放入NH3气氛中退火,使薄膜表面缺陷减少,透过率增高,场发射性能增强。
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