Investigation of Traps in AlGaN/GaN Heterostructures by Ultrasonic Vibrations

V.V. Kaliuzhnyi; O.I. Liubchenko; M.D. Tymochko; Y.M. Olikh; V.P. Kladko; A.E. Belyaev

doi:10.15407/ujpe66.12.1058

Дослідження пасток в гетероструктурах AlGaN/GaN ультразвуковими коливаннями

Автор(и)

V.V. Kaliuzhnyi V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
O.I. Liubchenko V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
M.D. Tymochko V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
Y.M. Olikh V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
V.P. Kladko V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine
A.E. Belyaev V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe66.12.1058

Ключові слова:

електронний транспорт, гетероструктура, двовимiрний електронний газ (2DEG), нiтрид галiю, ультразвук

Анотація

Метод динамiчних деформацiй пропонується як корисний та iнформативний iнструмент для опису властивостей транспорту двовимiрного електронного газу (2DEG) в гетероструктурах AlGaN/GaN. Виявлено, що прикладання ультразвукових коливань до зразка приводить до стiйкої звукопровiдностi (СЗП), яка зберiгається аж до кiмнатної температури. Поведiнка СЗП подiбна до стiйкої фотопровiдностi, i основним внеском у густину носiїв заряду в каналi 2DEG є перехiд збуджених електронiв iз пасток (подiбно до DX центрiв), що є результатом їх перебудови пiд впливом ультразвукового навантаження.

Посилання

M.S. Shur, R.F. Davis. GaN-Based Materials and Devices. Growth, Fabrication, Characterization and Performance (World Scientific, 2004) [ISBN: 978-9812388445].

https://doi.org/10.1142/5539

M. Razeghni, M. Henini. Optoelectronic Devices: III-Nitrides (Elsevier, 2005) [ISBN: 978-0080444260].

U.K. Mishra, L. Shen, T.E. Kazior, Y. Wu. GaN-Based RF Power Devices and Amplifiers. Proceedings of the IEEE 96 (2), 287 (2008).

https://doi.org/10.1109/JPROC.2007.911060

F. Iacopi, M. Van Hove, M. Charles, K. Endo. Power electronics with wide bandgap materials: Toward greener, more efficient technologies. MRS Bulletin 40 (5), 390 (2015).

https://doi.org/10.1557/mrs.2015.71

O. Ambacher, J. Smart, J.R. Shealy, N.G. Weimann, K. Chu, M. Murphy, W.J. Schaff, L.F. Eastman, R. Dimitrov, L. Wittmer, M. Stutzmann, W. Rieger, J. Hilsenbeck. Two-dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization charges in N- and Gaface AlGaN/GaN heterostructures. J. Appl. Phys. 85 (6), 3222 (1999).

https://doi.org/10.1063/1.369664

O. Mitrofanov, M. Manfra. Dynamics of trapped charge in GaN/AlGaN/GaN high electron mobility transistors grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy. Appl. Phys. Lett. 84 (3), 422 (2004).

https://doi.org/10.1063/1.1638878

P.B. Klein, S.C. Binari, K. Ikossi, A.E. Wickenden, D.D. Koleske, R.L. Henry. Current collapse and the role of carbon in AlGaN/GaN high electron mobility transistors grown by metalorganic vapor-phase epitaxy. Appl. Phys. Lett. 79 (21), 3527 (2001).

https://doi.org/10.1063/1.1418452

C. Zhou, Q. Jiang, S. Huang, K.J. Chen. Vertical leakage/breakdown mechanisms in AlGaN/GaN-on-Si devices. IEEE Electron Device Letters 33 (8), 1132 (2012).

https://doi.org/10.1109/LED.2012.2200874

E. Frayssinet, W. Knap, P. Lorenzini, N. Grandjean, J. Massies, C. Skierbiszewski, T. Suski, I. Grzegory, S. Porowski, G. Simin, X. Hu, M.A. Khan, M.S. Shur, R. Gaska,

D. Maude. High electron mobility in AlGaN/GaN heterostructures grown on bulk GaN substrates. Appl. Phys. Lett. 77 (16), 2551 (2000).

https://doi.org/10.1063/1.1318236

J. Yang, S. Cui, T.P. Ma, T.H. Hung, D. Nath, S. Krishnamoorthy, S. Rajan. A study of electrically active traps in AlGaN/GaN high electron mobility transistor. Appl. Phys. Lett. 103 (17), 173520 (2013).

https://doi.org/10.1063/1.4826922

T.S. Kang, F. Ren, B.P. Gila, S.J. Pearton, E. Patrick, D.J. Cheney, M. Law, M.L. Zhang. Investigation of traps in AlGaN/GaN high electron mobility transistors by subbandgap optical pumping. J. Vacuum Sci. & Technology B 33 (6), 061202 (2015).

https://doi.org/10.1116/1.4931790

S. Birner, T. Zibold, T. andAndlauer, T. Kubis, M. Sabathil, A. Trellakis, P. Vogl. Nextnano: General purpose 3-D simulations. IEEE Transactions on Electron Devices 54 (9), 2137 (2007).

https://doi.org/10.1109/TED.2007.902871

J. Antoszewski, M. Gracey, J.M. Dell, L. Faraone, T.A. Fisher, G. Parish, Y.F. Wu, U.K. Mishra. Scattering mechanisms limiting two-dimensional electron gas mobility in Al0.25Ga0.75N/GaN modulation-doped field-effect transistors. J. Appl. Phys. 87 (8), 3900 (2000).

https://doi.org/10.1063/1.372432

O. Katz, A. Horn, G. Bahir, J. Salzman. Electron mobility in an AlGaN/GaN two-dimensional electron gas. I. Carrier concentration dependent mobility. IEEE Transactions on Electron Devices 50 (10), 2002 (2003).

https://doi.org/10.1109/TED.2003.816103

D.J. Chadi, K.J. Chang. Theory of the atomic and electronic structure of DX centers in GaAs and AlxGa1−xAs alloys. Phys. Rev. Lett. 61, 873 (1988).

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.873

G.S. Cargill III, A. Segmueller, T.F. Kuech, T.N. Theis. Lattice strain from DX centers and persistent photocarriers in Sn-doped and Si-doped Phys. Rev. B 46, 10078 (1992).

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.46.10078

G.S. Cargill III, A. Segmueller, T.N. Theis. Characterization of lattice strain from DX centers and persistent photocarriers in GaAlAs. Mat. Chem. Phys. 42 (2), 138 (1995).

https://doi.org/10.1016/0254-0584(95)01557-4

V. Lebedev, G. Cherkashinin, G. Ecke, I. Cimalla, O. Ambacher. Space charge limited electron transport in AlGaN photoconductors. J Appl. Phys. 101 (3), 033705 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2433139

M.D. McCluskey, N.M. Johnson, C.G. Van de Walle, D.P. Bour, M. Kneissl, W. Walukiewicz. Metastability of oxygen donors in AlGaN. Phys. Rev. Lett. 80, 4008 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.4008

D.N. Nath, Z.C. Yang, C.Y. Lee, P.S. Park, Y.R. Wu, S. Rajan. Unipolar vertical transport in GaN/AlGaN/GaN heterostructures. Appl. Phys. Lett. 103 (2), 022102 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4813309

Downloads

PDF (English)

Опубліковано

2021-12-20

Як цитувати

Kaliuzhnyi, V., Liubchenko, O., Tymochko, M., Olikh, Y., Kladko, V., & Belyaev, A. (2021). Дослідження пасток в гетероструктурах AlGaN/GaN ультразвуковими коливаннями. Український фізичний журнал, 66(12), 1058. https://doi.org/10.15407/ujpe66.12.1058

Завантажити посилання

Номер

Том 66 № 12 (2021)

Розділ

Напівпровідники і діелектрики

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.