研究目的
通过后金属化退火研究Al2O3/本征氧化层/n-GaN MOS电容器的特性，并理解界面处固定电荷的产生机制。
研究成果
在300°C下进行退火处理（PMA）能显著改善Al2O3/本征氧化层/n-GaN MOS电容器的电学性能，具体表现为降低平带电压滞后效应、频率色散、固定电荷密度以及界面态密度。表面处理方式（仅SPM处理与SPM+BHF处理对比）对退火后的电学性能影响甚微。
研究不足
本研究仅限于n型氮化镓衬底及特定表面处理，未探索300-600°C范围之外的其他介电材料或不同退火条件。研究结果可能不适用于p型氮化镓或其他半导体体系。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过原子层沉积（ALD）制备Al2O3薄膜，并采用金属化后退火（PMA）工艺改善界面特性，制作了含自然氧化层中间层的Pt栅Al2O3/n-GaN MOS电容器。通过电容-电压（C-V）和电流-电压（I-V）测试分析电学特性。
2：样品选择与数据来源：
样品采用自支撑n+-GaN(0001)衬底上生长的Si掺杂GaN外延层制备。制作了两种电容器：仅用SPM清洗的自然氧化层中间层样品，以及经SPM和BHF清洗的还原自然氧化层中间层样品。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于Al2O3沉积的ALD系统、Agilent B1500A半导体器件参数分析仪（C-V测试）、Keithley 4200-SCS（I-V测试）、X射线光电子能谱仪（XPS，表面分析）及椭偏仪（厚度测量）。材料包含硫酸过氧化氢混合液（SPM）、缓冲氢氟酸（BHF）、三甲基铝（TMA）前驱体、H2O氧化气体，以及Pt和Ti电极材料。
4：实验流程与操作步骤：
GaN表面经SPM或SPM+BHF清洗。在300°C下通过ALD沉积10-30nm厚Al2O3薄膜（使用TMA和H2O）。随后沉积Pt栅电极和欧姆接触。在N2气氛下进行300-600°C的PMA处理。C-V和I-V测试于室温暗室条件下完成。
5：数据分析方法：
通过MIRAI-ACCEPT软件从C-V数据估算平带电压（Vfb）和等效氧化层厚度（CET）。采用电导法测定界面态密度（Dit）。XPS用于分析自然氧化层。
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semiconductor device parameter analyzer
B1500A
Agilent
Used for capacitance-voltage (C-V) measurements at room temperature under dark conditions.
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semiconductor characterization system
4200-SCS
Keithley
Used for current-voltage (I-V) measurements.
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software
MIRAI-ACCEPT
Used to estimate flatband voltage (Vfb) and capacitance equivalent thickness (CET) from C-V data.
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X-ray photoemission spectroscopy
Used to analyze the behavior of the native oxide interlayer on GaN surfaces.
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spectroscopic ellipsometry
Used to estimate the thickness of Al2O3 films.
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atomic layer deposition system
Used to deposit Al2O3 films on GaN epilayers.
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