温度和电流应力条件下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触失效机理的研究

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在过去的几十年里,氮化镓(GaN)材料引起了人们的极大兴趣。由于具有直接宽禁带隙(~3.4eV)、很高的击穿电场(>2x106V/cm)和高饱和速率(2.2x107cm/s),GaN以及相关化合物材料在光电器件(例如蓝光、白光、超亮度发光二极管)、高温、大功率、高频电子器件(例如高电子迁移率晶体管)中有着广阔的应用前景。制作高质量、低电阻率欧姆接触是GaN基器件的关键技术之一。而目前对n-GaN欧姆接触的研究主要集中在不同的退火温度、不同的金属序列的研究,对高温和电流应力条件下欧姆接触的研究甚少。   本论文在本实验室提出的一种专利结构的基础上,研究温度和电流应力条件下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触的失效机理。总体来看,本论文的研究工作主要集中在以下几个方面:   1.基于传统的传输线方法(TLM),制备了用于研究温度和电流应力条件下n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触失效原因的样品并封装、测试。   2.完成了温度应力条件下测试系统的搭建,研究了掺杂浓度为3.0x1018cm-3n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触电阻率的温度退化特性、高温存储特性。   3.用Ansys模拟分析软件对结构建模,优化分析了不同GaN层厚度对TLM方法的符合程度;模拟分析了三种电流应力(15mA,30mA,50mA)条件对n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触电阻率的冲击影响。   4.实验研究了三种电流应力条件下(15mA,30mA,50mA)n-GaN/Ti/Al/Ni/Au欧姆接触电阻率的退化情况,并用EDS、AES对电流应力前后、不同的电流应力条件的样品进行微组分分析,得出欧姆接触的失效机理。
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