中国科学院半导体研究所固态照明研发中心张连分享“选择区域生长AlGaN/GaN异质结双极晶体管的n-AlGaN发射器”研究报告。

张连表示，GaN基异质结双极晶体管（HBT）具有本征优点，例如更高线性度，常关工作模式和更高的电流密度。然而，其发展进度缓慢。一个主要问题是由低自由空穴浓度引起的基极层的低导电性，以及外部基极区域的等离子体干蚀刻损伤。虽然一些研究人员使用选择性区域再生来减轻基层的损害，但工作后没有显着的进步。最常见的因素之一是难以获得高质量的选择性区域再生长基底层和发射极层。通过使用选择性区域生长报告了蓝宝石上的AlGaN / GaN异质结双极晶体管（HBT），再生长的n-AlGaN发射极金属有机化学气相沉积法（MOCVD）。

通过MOCVD生长A100nm p-GaN /0.5μm未掺杂GaN /1μmn + -GaN外延晶片。在p-GaN基层上进行的霍尔测量显示空穴浓度为9.8×1017 / cm3，迁移率为14.1cm2 / V.s。在晶片上沉积200nm厚的SiO 2掩模层，并对选择区域生长发射体进行图案化。然后将晶片重新装载到反应器中，以在980℃下生长n-AlGaN发射极层。

张连介绍说，根据高分辨率X射线衍射（HR-XRD）结果，Al组分为约7.9％。通过扫描电子显微镜（SEM）测量重新生长的n-AlGaN的厚度为约70nm。可以清楚地观察到原子平坦的台阶和阶梯结构。 RMS的值为0.198nm，扫描面积为2×2μm2，表明再生长的n-AlGaN具有较高的晶体质量。

p-GaN基层显示出显着改善的欧姆特性。我们通过使用选择性区域再生方法将良好的欧姆特性归因于消除p-GaN基蚀刻工艺。通过传输长度测量（TLM）I-V曲线计算，p-GaN基层的Rs和ρc分别为约88.9KΩ/ sq和5.22×10-6Ω.cm2。

测量发射极面积为60×60μm2的再生长AlGaN / GaN HBT芯片。在Gummel曲线图中，VBE = 10V时，β（β= IC / IB）达到最大值9。在共发射极IV族曲线中，施加的偏压覆盖0至20V的范围，并且基极电流在600μA步长的范围内，介于0.5和10.1 mA之间。在VCE = 10V时，达到最大JC为1.51 kA / cm2。在VCE = 20V时功率密度也达到30kW / cm2。