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AlGaN上SiO?和SiN?的等离子体增强化学气相沉积：带偏移及界面研究随铝组分的变化

DOI：10.1116/1.5050501 期刊：Journal of Vacuum Science & Technology A 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 在本研究中，作者表征了等离子体增强化学气相沉积（PECVD）电介质SiO?和SiNx与AlGaN的界面特性随铝组分的变化关系。研究发现：对于所有铝组分，SiO?均呈现I型跨立能带排列（导带和价带偏移均为正值）。但界面费米能级被钉扎在禁带中，表明存在大量界面态。因此SiO?适合作为AlGaN的绝缘层或电隔离层（击穿场强介于4.5-6.5 MV/cm之间），但在富铝AlGaN上使用时需在SiO?与AlGaN间增设钝化中间层。相比之下，富硅PECVD SiNx在铝组分<40%时呈现II型交错能带排列（导带偏移为正/价带偏移为负），在铝组分>40%时则转为I型跨立能带排列（导带和价带偏移均为负值），故通常不适合作为富铝AlGaN的绝缘层或电隔离层。与钝化的化学计量比LPCVD Si?N?不同，在AlGaN上沉积SiNx未观察到界面态减少的证据。
作者： Pramod Reddy，Shun Washiyama，Will Mecouch，Luis H. Hernandez-Balderrama，Felix Kaess，M. Hayden Breckenridge，Biplab Sarkar，Brian B. Haidet，Alexander Franke，Erhard Kohn，Ramon Collazo，Zlatko Sitar
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为表征等离子体增强化学气相沉积（PECVD）电介质SiO2和SiNx与AlGaN的界面特性随铝组分的变化关系，重点研究能带偏移及界面特性。

研究成果

二氧化硅（SiO?）适用于所有组分下氮化铝镓（AlGaN）的绝缘层或电隔离，但在富铝氮化铝镓（Al-rich AlGaN）上钝化时需要额外的钝化中间层。富硅等离子体增强化学气相沉积氮化硅（Si-rich PECVD SiNx）由于其能带排列和界面态减少不足，不适用于富铝氮化铝镓（Al-rich AlGaN）的绝缘层或电隔离。

研究不足

该研究的局限性在于X射线光电子能谱（XPS）测量的分辨率以及对某些材料带隙值的假设。界面费米能级钉扎现象表明存在大量界面态，这意味着若无额外中间层，SiO?可能不适合作为表面钝化材料。

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