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纳米级可视化GaN中掺杂剂的分布和光学行为

2019-07-15 08:49:38 • 来源：

在注入少量镁(Mg)的氮化镓(GaN)中，NIMS首次成功地观察了纳米级注入的Mg的分布和光学行为，这可能有助于改善GaN基器件的电性能。还揭示了引入的Mg离子将GaN转化为p型半导体的一些机制。这些发现可以显着加快确定对于大规模生产GaN功率器件至关重要的Mg注入的最佳条件。

基于GaN的功率器件的开发 - 一种有前途的节能技术 - 需要制造n型和p型GaN半导体。通过将Mg离子引入GaN晶片并对晶片进行热处理，可以批量生产p型GaN半导体。然而，没有方法评估Mg浓度和热处理温度对纳米尺度下注入GaN的Mg的分布和光学行为的影响。此外，迄今为止还不清楚形成p型GaN的机制。这些问题阻碍了能够大规模生产GaN器件的技术的发展。

对于这项研究，我们通过以一定角度抛光晶片并使用阴极发光技术分析横截面上的发光强度分布来制备倾斜的Mg离子注入的GaN晶片的横截面。结果，我们发现晶片表面下方几十纳米的Mg原子已被激活，而表面下方的那些镁原子未被激活(左图)。此外，我们发现使用原子探针层析成像，当高浓度植入时，Mg原子根据温度发展成圆盘状或棒状沉积物(右图)。通过这些最新的显微镜技术产生的不同分析结果的整合表明Mg原子被植入晶片附近在某些温度条件下，表面可能会发展成沉积物，从而阻止它们活化。

该研究结果为离子掺杂p型 GaN层的开发提供了重要指导。此外，在该项目期间开发的用于分析杂质分布的技术不仅适用于均匀晶片，而且适用于具有不同结构的GaN 器件材料。因此，使用这些技术可以加速高性能GaN器件的开发。

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