张雪冰 刘乃漳 姚若河

(华南理工大学电子与信息学院,广州 510640)

AlGaN/GaN 界面处的二维电子气迁移率是描述高电子迁移率晶体管特性的一个重要参数,极化光学声子散射是高温时限制二维电子气迁移率的主要散射机制.本文对极化光学声子散射进行计算,结果表明在二维电子气浓度为6×1011—1×1013cm–2,温度为200—400 K 范围内,极化光学声子散射因素决定的迁移率随温度的变化近似为µPO=AT−α(α=3.5) ; 由于GaN 中光学声子能量较大,吸收声子对迁移率的影响远大于发射声子的影响.进一步讨论了极化光学声子散射因素决定的迁移率随光学声子能量变化的趋势,表明增加极化光学声子能量可提高二维电子气的室温迁移率.

1 引 言

纤锌矿结构的AlGaN/GaN 异质结存在很强的极化效应,极化电场在异质结界面处产生大量的极化电荷,使得AlGaN/GaN 高电子迁移率晶体管(high electron mobility transistor,HEMT)无 需掺杂就具有高浓度的二维电子气(two-dimensional electron gas,2DEG)[1–3].HEMT 器件的性能是与2DEG 的输运性质密切相关,提高2DEG 的浓度及提高2DEG 的迁移率对HEMT 器件的性能有重要的影响[4].2DEG 的迁移率由晶格振动散射和缺陷散射所决定[5].晶格振动散射具体表现为原子偏离晶格格点的振动,且随温度增加而迅速加强.晶格振动散射分为极化光学声子散射、压电声学声子散射和形变势声学声子散射.缺陷散射具体表现为杂质和缺陷破坏周期性势场,导致电子运动过程中遭到散射.缺陷散射主要包括界面粗糙散射、合金无序散射、位错散射以及电离杂质散射.界面粗糙……