High Quality Templates AlN Grown da HVPE per applicazioni wireless ad alta performance

Da AZoNano

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Introduzione

Semiconduttori III-V nitruro sono conosciuti per essere ottimi candidati per alta frequenza, ad alta potenza, amplificazione di potenza RF. I vantaggi chiave di nitruri III-V su altri materiali semiconduttori sono elencati di seguito:

• III-V nitruri hanno bandgaps grandi hanno quindi corrispondenti campi guasto elettrico di grandi dimensioni
• Superiore conduttività termica
• Buona proprietà di trasporto degli elettroni
• La capacità di formare eterostrutture.

I vantaggi di nitruro di eterostrutture

Rispetto ad altri semiconduttori III-V e anche SiC, nitruro di queste eterostrutture 2DEG hanno densità molto elevata che sono essenziali per alta potenza, transistori ad elevata mobilità elettronica (HEMT), destinati ad essere utilizzati in alta potenza compatto ad alta efficienza energetica per amplificatori di trasmissione 4G stazioni wireless mobili. Un convenzionale AlGaN / GaN eterostruttura è tipicamente costituito da epitassialmente depositando uno strato di AlGaN su uno spesso strato GaN su isolanti o semi-isolante substrati come SiC o zaffiro. Ceppo polarizzazioni indotto e spontaneo portare ad una elevata polarizzazione positiva nel AlGaN, risultando in un gas bidimensionale di elettroni (2DEG) al AlGaN / GaN confine.

Modelli AlN ottimizzata

Vi è un significativo miglioramento nelle prestazioni dei dispositivi HEMT convenzionali quando AlGaN / GaN eterostrutture sono stati coltivati ​​direttamente sullo strato AlN utilizzando substrati SiC. Mentre l'inserimento di questi modelli AlN, il meccanismo di dispersione disagio e di spillover di elettroni in massa è ridotta e il confinamento 2DEG è migliorata. Tale applicazione ha aumentato la domanda per i modelli di qualità superiore AlN su SiC al fine di migliorare le prestazioni del dispositivo della HEMT nuovo. A Oxford Instruments - TDI , il gruppo guidato da V. Ivantsov V. Soukhoveev, e A. Volkova, hanno recentemente ottimizzato la procedura di crescita per migliorare le proprietà strutturali e la morfologia della superficie di strati spessi AlN depositato attraverso idruro epitassia in fase vapore (HVPE) su fuori asse 6H-SiC substrati.

Migliore qualità di modelli AlN

Utilizzando nucleazione e le condizioni ottimali di crescita, il gruppo può produrre strati AlN con FWHM di circa 40 secondi d'arco di curva a dondolo per riflesso misurato ad alta risoluzione diffrazione di raggi X (HRXRD), che è un grande miglioramento rispetto ai risultati precedentemente segnalati di circa 150 arcsec. La larghezza della linea è molto vicina a quella del substrato SIC, dimostrando che lo strato epitassiale AlN ha una bassa densità notevolmente dislocazione a vite (£ 10 ⁶ cm ^-2) e ribaltamento piccolo intorno alla normale al piano basale come mostrato in Figura. 1.

Figura 1. Le curve a dondolo XRD preso dal substrato di SiC e HVPE depositati strati AlN (simmetrica 00,6 e 00,2 riflessi, rispettivamente). Si noti la differenza notevolmente basso tra i FWHMs del substrato e lo strato epitassiale che suggerisce di alta perfezione strutturale dello strato AlN. Il metodo presente anche mostrato un drastico miglioramento rispetto ai dati precedenti riportati.

Morfologia superficiale di modelli AlN ottimizzata

La mappatura dello spazio reciproco dei riflessi asimmetrici e parametri reticolari misurati anche suggerire uno stato completamente rilassato dello strato epitassiale. La morfologia superficiale dello strato AlN è ulteriormente caratterizzato da microscopia a forza atomica (AFM). Lo specchio, come superficie dello strato di reperti inferiore a 2,5 nm radice quadratico medio (RMS) rugosità oltre 10x10 um ^{2 Superficie} come mostrato in Figura 2.