闫大为 吴静 闫晓红 李伟然俞道欣 曹艳荣 顾晓峰

1) (江南大学电子工程系, 物联网技术应用教育部工程研究中心, 无锡 214122)

2) (北京智芯微电子科技有限公司, 北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心, 北京 102200)

3) (西安电子科技大学, 宽带隙半导体技术国家重点学科实验室, 西安 710071)

测量了晶格匹配InAlN/GaN 异质结肖特基接触的反向变温电流−电压特性曲线, 研究了反向漏电流的偏压与温度依赖关系.结果表明: 1)电流是电压和温度的强函数, 饱和电流远大于理论值, 无法采用经典热发射模型解释; 2)在低偏压区, 数据满足 l n(I/E)-E1/2 线性依赖关系, 电流斜率和激活能与Frenkel−Poole 模型的理论值接近, 表明电流应该为FP 机制占主导; 3)在高偏压区, 数据满足 l n(I/E2)-E−1 线性依赖关系, 电流斜率不随温度改变, 表明Fowler−Nordheim 隧穿机制占主导; 4)反向电流势垒高度约为0.60 eV, 远低于热发射势垒高度2.91 eV, 表明可导位错应是反向漏电流的主要输运通道, 局域势垒由于潜能级施主态电离而被极大降低.

1 引 言

与传统AlGaN/GaN 异质结相比, 晶格匹配InAlN/GaN 异质结的势垒层不存在压电极化效应, 更适合制备工作在高频和高温环境的高电子迁移率晶体管(HEMTs)[1−3].InxAl1—xN 合金的重要特征是可以生长出In 含量(x)约为17%的与GaN晶格匹配的外延层.晶格匹配In0.17Al0.83N/GaN的异质结界面具有最小的应力, 因此不易形成裂纹和位错[4,5].尽管如此, 晶格匹配InAlN/GaN 异质结外延薄膜内部却存在更高的可导位错密度, 约109cm—2, 导致器件遭受更高的反向漏电流[6,7], 会严重降低器件的电学可……