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半导体技术在经过几十年的发展之后,元素半导体和化合物半导体成为半导体领域中两类主要的半导体。硅半导体器件和集成电路占据了半导体市场的90%以上,而化合物半导体中的砷化镓半导体材料研究时间长,工艺也最成熟。 GaAs器件的迁移率可以高达6000cm2/V·s,禁带宽度较宽室温下为1.424eV工作温度上限高,且为直接带隙半导体发光效果好,制成的异质结器件电子浓度大。GaAs材料的应用广泛,器件种类多,如高电子迁移晶体管HEMT,异质结双极晶体管HBT,霍尔器件(传感器),以及各种光电器件诸如LED、量子阱激光器、太阳能电池等。 GaAs基的HEMT以高功率、低噪声广泛应用于移动通讯、卫星接收、微波低噪声、信号的放大和发射等领域。GaAs赝配高电子迁移率晶体管(PHEMT)为HEMT的改进型,具有更大的二维电子气浓度(2DEG)和更高的迁移率,其功率、频率和噪声特性更加优良。为了获得具有更高的ns×μn,PHEMT由单异质结向双异质结发展,在沟道层的下方生长掺杂的反结,形成方形量子势阱,提高对二维电子气的限制作用,提高器件的性能。但结果并不像预期的那样,初步估计是由于反结界面的不平整和缺陷造成的。 论文工作基于本课题组的前期研究基础,研究MBE工艺中InGaAs在AlGaAs上的外延机理与生长模式,通过控制优化AlGaAs隔离层和InGaAs沟道层的生长工艺,改善材料结构中AlGaAs/InGaAs反结的界面性能,从而同时获得高载流子浓度与高电子迁移率,实现了性能较优异的高质量双δ掺杂AlGaAs/InGaAs PHEMT材料:2DEG密度3.5×1012/cm2,电子迁移率达6500cm2/V·s。