优化Si基GaN材料：寄生导电层影响与降低策略

"Si基GaN材料寄生导电层的研究" 在宽禁带半导体领域，硅基氮化镓（GaN-on-Si）材料因其优良的物理特性和广阔的应用前景，已经成为高性能微波功率器件的重要选择。然而，硅基GaN材料在实际应用中存在一个关键问题——寄生导电层。这篇研究论文详细探讨了这一现象，并分析了它对硅基GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的负面影响。 寄生导电层是指在GaN外延层与硅衬底之间形成的一层非预期的导电区域。这一层的存在会导致器件性能的下降，如微波功率性能和电气击穿性能的恶化。寄生导电层可能源于多种因素，包括生长过程中的杂质掺杂、晶格失配、缺陷生成以及热应力等。这些因素可能导致界面处产生额外的载流子，从而影响器件的工作特性。 论文中，研究人员通过电学性能的测量和分析，证实了硅基GaN材料中寄生导电层的存在。他们发现，寄生导电层会增加器件的漏电流，降低工作频率，甚至可能导致器件在高电压下提前失效。这主要是因为寄生导电层增加了器件内部的电阻-电容（RC）延迟，影响了HEMT的开关速度和功率增益。 为了改善这一状况，研究团队对材料生长工艺进行了优化，以降低寄生导电层的导电性。通过调整外延条件，如生长温度、压力、源气体纯度和掺杂剂浓度，可以有效地控制寄生导电层的形成。经过优化，他们成功地制备出了击穿电压超过320V的硅基GaN HEMT功率电子器件，这是一个显著的改进，表明了工艺优化对于提升器件性能的重要性。 此外，该研究还讨论了如何通过先进的表征技术，如二次离子质谱（SIMS）、X射线衍射（XRD）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM），来识别和表征寄生导电层，这对于理解和解决这类问题至关重要。 这篇研究论文深入探讨了硅基GaN材料中寄生导电层的问题，提供了减小其影响的方法，并展示了通过工艺优化实现高性能硅基GaN HEMT的可能性。这些研究成果对于推动硅基GaN功率电子器件的商业化进程具有重要的理论和实践意义。