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GaN 材料的欧姆接触研究进展摘要：III-V 族GaN 基材料以其在紫外光子探测器、发光二极管、高温及大功率电子器件方面的应用潜能而被广为研究。
低阻欧姆接触是提高GaN 基器件光电性能的关键。
金属/GaN 界面上较大的欧姆接触电阻一直是影响器件性能和可靠性的一个问题。
对于各种应用来说，GaN 的欧姆接触需要得到改进。
通过对相关文献的归纳分析，本文主要介绍了近年来在改进n-GaN 和p-GaN 工艺、提高欧姆接触性能等方面的研究进展。
关键词：GaN;欧姆接触0 引 言近年来，氮化镓（GaN ）因其在紫外探测器、发光二极管（LED ）、高温大功率器件和高频微波器件等领域的广泛应用前景而备受关注。
实现金属与GaN 间的欧姆接触是器件制备工艺中的一个重要问题。
作为宽带隙材料代表的GaN 具有优异的物理和化学性质,如击穿场强高,热导率大,电子饱和漂移速度快,化学稳定性好等,在蓝绿光LEDs,蓝光LDs,紫外探测器及高温、微波大功率器件领域具有诱人的应用前景。
近年来GaN 基器件的研究取得了巨大进展,但仍面临许多难题,其中获得良好欧姆接触是制备高性能GaN 基器件的关键之一,特别是大工作电流密度的半导体激光器及高温大功率器件更需要良好的欧姆接触。
欧姆接触是接触电阻很低的结，它不产生明显的附加阻抗，结的两边都能形成电流，也不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著改变。
本文主要介绍了2006年以来部分期刊文献中有关n-GaN 和p-GaN 器件欧姆接触研究的进展。
1 欧姆接触原理及评价方法低阻的欧姆接触是实现高质量器件的基础。
根据金属-半导体接触理论,对于低掺杂浓度的金属-半导体接触,电流输运由热离子发射决定,比接触电阻为:KTq T qA K Bn c Φ•=ex p *ρ式中:K 为玻尔兹曼常数,q 为电子电荷,A*为有效里查逊常数,ΦBn 为势垒高度,T 为温度。
对于较高掺杂的接触,此时耗尽层很薄,电流输运由载流子的隧穿决定,比接触电阻为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Φoo Bn E q exp ∝c ρ，m N qh s d επ4E oo =，式中s ε为半导体介电常数，m 为电子有效质量，d N 为掺杂浓度，h 为普朗克常量。
欧姆接触 (知识摘自维基百科)是半导体设备上具有线性并且对称的电流-电压特性曲线 (I-V curve) 的区域.如果电流-电压特性曲线不是线性的，这种接触便叫做肖特基接触。
典型的欧姆接触是溅镀或者蒸镀的金属片，这些金属片通过光刻制程布局.低电阻，稳定接触的欧姆接触是影响集成电路性能和稳定性的关键因素。
它们的制备和描绘是电路制造的主要工作。
理论任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level）（或者严格意义上，化学势）必须相等。
费米能级和真空能级的差值称作功函。
接触金属和半导体具有不同的功函，分别记为φM和φS。
当两种材料相接触时，电子将会从低功函(高Fermi level)一边流向另一边直到费米能级相平衡。
从而，低功函(高Fermi level)的材料将带有少量正电荷而高功函(低Fermi level)材料则会变得具有少量电负性。
最终得到的静电势称为内建场记为V bi。
这种接触电势将会在任何两种固体间出现并且是诸如二极管整流现象和温差电效应等的潜在原因。
内建场是导致半导体连接处能带弯曲的原因。
明显的能带弯曲在金属中不会出现因为他们很短的屏蔽长度意味着任何电场只在接触面间无限小距离内存在。
（金属与n型半导体接触）（金属与P型半导体接触）在经典物理图像中，为了克服势垒，半导体载流子必须获得足够的能量才能从费米能级跳到弯曲的导带顶。
穿越势垒所需的能量φB是内建势及费米能级与导带间偏移的总和。
同样对于n型半导体，φB= φM−χS当中χS是半导体的电子亲合能（electron affinity），定义为真空能级和导带（CB）能级的差。
对于p型半导体，φB = E g− (φM−χS)其中E g 是禁带宽度。
当穿越势垒的激发是热力学的，这一过程称为热发射。
真实的接触中一个同等重要的过程既即为量子力学隧穿。
WKB 近似描述了最简单的包括势垒穿透几率与势垒高度和厚度的乘积指数相关的隧穿图像。
对于电接触的情形，耗尽区宽度决定了厚度，其和内建场穿透入半导体内部长度同量级。
GaN是直接跃迁的宽带隙材料，具有禁带宽度大(3.4eV，远大于Si 的1.12eV，也大于SIC的3.0eV)，电子漂移饱和速度高，介电常数小，导热性能好等特点，在光电子器件和电子器件领域有着广泛的应用前景。
GaN材料与金属欧姆接触的性能对器件有着重要的影响。
低阻欧姆接触是GaN基光电子器件所必需的。
本论文分析了国内外GaN基光电子器件研究的历史和现状，重点对金属与n型GaN的欧姆接触进行了研究。
在此基础上，在蓝宝石基和Si基GaN上制作了MSM结构光导型探测器，并对MSM探测器的结构进行了优化。
主要工作如下:1.研究了Al单层电极及Ti/Al双层电极与蓝宝石基GaN在不同退火条件下的欧姆接触情况，并用X射线衍射谱(XRD)，二次离子质谱(SIMS)对界面固相反应进行了分析。
并建立了一套欧姆接触电阻率测试系统。
2.研究了表面处理对n-GaN上无合金化的Ti/A1电极起的作用，比较了(NH4)S x溶液和CH3CSNH2/NH4OH溶液两种不同的表面处理方法对GaN材料光致发光谱(PL谱)以及Ti/Al电极欧姆接触性能的影响。
在用CH3CSNH2/NH4OH溶液处理过的样品上制作的无合金化的Ti/Al电极，可得到较低的4.85~5.65*10-4Ω·cm2的接触电阻率，而且材料的发光特性也有明显提高。
3.在蓝宝石基和si基GaN上分别制作了MSM结构的光导型紫外探测器。
测试了光响应度等参数。
4.利用Matlab软件对MSM结构的电场进行模拟，对MSM结构几何参数进行了优化。
GaN基材料，是指IIIA族元素Al、Ga、In等与V族元素N形成的化合物(AIN、GaN、InN)以及由它们组成的多元合金材料(In x Ga1-x N，Al x Ga1-x N等)。
这些化合物的化学键主要是共价键，由于构成共价键的两种组分在电负性上较大的差别，在该化合物键中有相当大的离子键成分，它决定了各结构相的稳定性。
第27卷 第5期2006年5月半 导 体 学 报CHI NESE JOUR NAL OF SEMI CONDUC TORSV ol.27 N o.5M ay ,2006*国防973计划项目(批准号:513270407),国防科技预研基金(批准号:41308060106),国防科技重点实验室基金(批准号:51433040105DZ 0102)和国家重点基础研究发展规划(批准号:2002CB 3119)资助项目†通信作者.Em ail :wan gch ong 197810@ 2005-12-27收到,2006-01-24定稿C 2006中国电子学会变温C -V 和传输线模型测量研究AlGaN /GaNHEMT 温度特性*王 冲† 张金风 杨 燕 郝 跃 冯 倩 张进城(西安电子科技大学微电子研究所宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,西安 710071)摘要:通过对异质结材料上制作的肖特基结构变温C -V 测量和传输线模型变温测量,研究了蓝宝石衬底AlGaN /G aN 异质结高电子迁移率晶体管的直流特性在25～200℃之间的变化,分析了载流子浓度分布、沟道方块电阻、欧姆比接触电阻和缓冲层泄漏电流随温度的变化规律.得出了器件饱和电流随温度升高而下降主要由输运特性退化造成,沟道泄漏电流随温度的变化主要由栅泄漏电流引起的结论.同时,证明了G aN 缓冲层漏电不是导致器件退化的主要原因.关键词:高电子迁移率晶体管;二维电子气;传输线模型;泄漏电流EEAC C :2520D ;2530C 中图分类号:TN 325+.3 文献标识码:A 文章编号:0253-4177(2006)05-0864-051 引言基于AlG aN /GaN 异质结的H EMT 在高温器件及大功率微波器件方面有非常好的应用前景[1],在AlGaN /G aN 异质结材料特性和器件关键工艺的技术水平逐渐提高后,器件特性大幅度提高[2].AlGaN /G aN H EMT 的优势之一就是能在高温环境中应用,因此,对于器件特性随温度的变化规律及其机理的研究十分必要.国际上对AlG aN /GaN HEMT 温度特性已有报道,但对于栅泄漏电流随温度的变化规律和机理的解释各有不同[3～6].本文对自行研制的蓝宝石衬底AlGaN /GaN H EMT 在提升的温度下直流特性的下降及栅泄漏电流变化规律进行了分析,并用变温C -V 及传输线模型(TLM )测量研究了器件特性随温度变化的机理.2 器件制作和测量采用MOCVD 方法在蓝宝石衬底基片(0001)面上外延生长了AlG aN /GaN 异质结.蓝宝石衬底厚度为330μm ,材料层结构由下而上依次为:850nm 未掺杂GaN 外延层;5nm 未掺杂AlG aN 隔离层;12nm Si 掺杂A lGaN 层(Si 掺杂浓度2×1018cm -3);6nm 未掺杂AlGaN 帽层.PL 谱测量后计算得到的AlGaN 层A l 组分为27%.H all 效应测量显示,室温下蓝宝石衬底上生长的材料的二维电子气(2DEG )迁移率和面密度分别为1028cm 2/(V s )和1.6×1013cm -2.器件台面隔离采用ICP 干法刻蚀,刻蚀深度为150nm ;源漏欧姆接触采用Ti /Al /Ni /Au (30nm /180nm /40nm /60nm )830℃N 2气中退火,栅金属采用Ni /Au (30nm /200nm ).制备的AlGaN /GaN H EM T 栅长为1μm ;栅宽为50μm ;源漏间距为4μm ,栅处于源漏间正中央.肖特基C -V 测试结构内外环直径分别为120μm 和200μm ,TLM 结构宽度为100μm ,两测试结构都与H EM T 在同一片材料上制作,并规则地分布于器件周围.使用H P4156B 精密半导体参数测试仪和H P8720D 网络分析仪测试了器件直流和高频特性,采用Westbond -K1200D热板对器件进行加温,C -V 测试采用Keithley 590C -V 分析仪进行.器件在栅压1V 下最大饱和电流为953mA /mm ;在源漏偏置为6V 时最大跨导为251mS /m m ;在源漏偏置8V 、栅偏置-0.5V 时截止频率(f T )为10.6GH z ,表明器件具有良好的性能.3 测量结果及分析对AlGaN /GaN H EM T 的直流特性进行了温度由25℃至200℃的测试.器件最大饱和电流和最第5期王 冲等: 变温C -V 和T L M 测量研究A lG aN /G aN HEM T 温度特性大跨导都随温度的升高而下降,在200℃器件栅压1V 下最大饱和电流下降了39%,源漏偏置6V 时的最大跨导下降了40%,如图1所示.A rulkum aran 等人[4]报道了蓝宝石衬底AlGaN /GaN HEM T 在升高的温度下直流特性的下降,我们的器件与之相比最大饱和电流退化稍大,跨导退化程度近似.器件栅泄漏电流是在源漏偏置为40V ,栅偏置为-6V 下测量得到,栅泄漏电流在温度由25℃到150℃变化过程中逐渐减小,高于150℃后栅泄漏电流逐渐增大,如图2所示.Arulkum aran 等人[5]报道的栅泄漏电流随温度的变化规律也是先下降后上升,但拐点温度为80℃左右,而我们的器件在150℃.不同的肖特基漏电机制使漏电随温度变化规律不同,比如碰撞电离机制使栅漏电有负的温度系数,而隧穿机制则是正温度系数,还有表面空穴导电等机理[6],对这些机理的研究还有待深入.器件阈值电压由V ds 偏置为0.1V 时的I d -V g 关系曲线中提取得出,随温度增加阈值电压有微小的负方向移动.图1 最大饱和电流和最大跨导随温度变化关系Fig.1 I dmax and G mm ax as a functio n o f tem pera ture图3和图4分别是器件输出特性和转移特性在25℃和200℃的对比.从图3可以看出,200℃时饱和电流下降明显,饱和电压变化不大.图4中电流转移特性用半对数坐标表示,这样能更好地对比出器件在栅夹断后的沟道泄漏电流.器件在200℃时沟道泄漏电流增大了两倍多.图4中200℃时跨导明显下降,跨导最大值处的栅压值向正方向移动.在G aN 基H EM T 中,导电沟道位于AlGaN /GaN 异质界面处,主要的电导由2DEG 提供.在器件电流达到饱和时,源漏饱和电流可表示为[7]:I Dsat =qW D μnL ∫V g V thn 2D (u )d u (1)式中 W D 为栅宽;L 为栅长;μn 为迁移率;n 2D 为二维电子气密度;V g 为栅压;V th 为阈值电压.在器件结构确定后,饱和电流主要受迁移率和2DEG 密度图2 栅泄漏电流和阈值电压随温度变化关系Fig.2 I L and V th a s a function of temperature图3 25℃和200℃的输出特性对比Fig.3 O utput characteristics a t 25℃and 200℃图4 25℃和200℃的转移特性对比Fig.4 T ransfer characteristics a t 25℃and 200℃的影响.当温度在25～200℃范围内升高时由于电子输运中受到的散射作用增强[8],迁移率随温度的变化近似为:μ∝T -3/2,迁移率随温度升高会明显下865半 导 体 学 报第27卷降.我们还采用了变温肖特基C -V 测量及T LM 测量研究AlGaN /GaN H EM T 器件特性随温度升高而退化的机理.变温肖特基C -V 测试结果能很好地反应出载流子浓度的分布随温度的变化.在Al -GaN /GaN 的电子体系中,2DEG 占主导地位,体电子只占很小的一部分,尤其是沟道处.所以测得的C -V 载流子分布可以近似地反映2DEG 的分布.变温T LM 测量能得到沟道方块电阻与接触电阻随温度的变化,能更深入地分析器件特性随温度下降的主要原因.这两种测试结构与器件在同一片材料上制作,并规则地分布于器件周围,这保证了测试结构与器件随温度变化的一致性并减小了材料的不均匀性所造成的影响.图5所示为肖特基C -V 测量得到的不同温度下电容与电压的关系曲线.随着温度的上升在偏压大于0V 的区域即肖特基正偏时,电容曲线最大值明显上升,这是由于Si -A lGaN 层中的电子浓度随图5 电容随偏压变化曲线在不同温度下的对比F ig.5 Schottky C -V cha racteristics a t diffe rent tem -peratures温度增大造成的.当偏压在-3～-2V 之间,电容曲线的斜率随温度的升高而变小,这说明2DEG 向GaN 侧的分布尾展宽.由C -V 曲线可以求出不同深度的载流子浓度[9]:N CV =-1q ε0εAlGaN A 2×1d C -2d V(2)式中 N CV 为C -V 载流子浓度;A 为肖特基接触面积;q 为电子电量,ε0和εAlGaN 分别为空气和AlGaN 的介电常数.计算得到的不同温度下载流子浓度分布如图6所示,图中x 轴表示离开AlGaN 表面的距离,在峰值23nm 附近的电子浓度随温度增大而减小;而在小于20nm 处的电子浓度随温度增大而增大;在大于40nm 后电子浓度随温度的增大而增大.通过对不同温度下的载流子峰积分得到2DEG的面密度,对比发现电子面密度未有明显变化.但电子的分布向沟道两侧扩展,三维的性质增强了,2DEG 分布的陡峭程度下降.当2DEG 的二维特性减弱而三维特性增强,电子在输运中受到的散射作用也会增大,引起电子迁移率的进一步下降.图6 不同温度下载流子浓度分布的变化F ig.6 N CV distr ibutions at diff erent temper atur es图7为变温TLM 测试后计算得到的材料方块电阻和比接触电阻随温度的变化规律.材料方块电阻随温度的上升近似线性增大,而比接触电阻几乎未发生变化.这说明温度上升造成的器件直流特性退化主要是方块电阻增大所引起的,在25℃时方块电阻为380Ψ/□,而200℃时增大到1050Ψ/□.R sh =1n s =1μn q ∫n 2D (z )d z(3)图7 沟道方块电阻和比接触电阻随温度的变化F ig.7 Sheet r esistance and specific co ntact re sist -ance a s a function of temperature 由公式(3)可以看出,材料方块电阻受迁移率和2DEG 面密度影响,由变温H all 测量[10]和变温C -V测试结果计算得到的2DEG 面密度随温度变化不大,考虑到温度变化引起的平行电导的影响,我们可866第5期王 冲等: 变温C -V 和T L M 测量研究A lG aN /G aN HEM T 温度特性以近似地认为2DEG 密度不变,故采用室温测量得到的2DEG 面密度及随温度变化的方块电阻值可以大致估算出迁移率随温度的变化关系.由测量得到的材料方块电阻随温度的增大曲线计算得到了迁移率随温度的下降的近似规律,迁移率由25℃时的1028cm 2/(V s )在100℃下降为635cm 2/(V s ),在200℃下降为372cm 2/(V s ),这与采用变温H all 效应测量的迁移率随温度升高而下降的研究结果[10]很相近.所以迁移率下降是方块电阻增大的主要原因,也是饱和电流随温度升高而下降的主要原因.图4中器件在200℃时沟道泄漏电流增大了两倍多,异质结材料GaN 缓冲层中的漏电随温度升高以及栅泄漏电流随温度的增大都可能引起沟道泄漏电流增大.在肖特基C -V 结构测试中-6V 偏置下2DEG 被耗尽,这时测得的电容值随温度的变化能反映GaN 缓冲层中的本底载流子浓度随温度的变化.从图8可以看出,温度逐渐升高时电容有微小上升.图8中的I L 表示相邻有源区台面之间加10V 电压时的泄漏电流,它随温度的上升逐渐增大,但在200℃时的泄漏电流也仅为0.26nA.同时对比图2的栅泄漏电流和图4的沟道泄漏电流的量级,可以认为沟道夹断后的泄漏电流在200℃时增大了两倍多是由栅泄漏电流增大而引起的.对不同温度下的栅泄漏电流和沟道泄漏电流进行对比,发现沟道泄漏电流随温度的变化规律与栅泄漏电流随温度的变化规律一致.图8 缓冲层电容和缓冲层漏电随温度的变化Fig.8 Buffer ca pacitance and mesa leakag e as afunction of temperature4 结论对蓝宝石衬底AlGaN /GaN H EM T 在较高温度下直流特性的下降及栅泄漏电流变化规律进行了分析.器件饱和电流和跨导都随温度的升高而下降,在200℃时器件最大饱和电流下降了39%,最大跨导下降了40%.器件栅泄漏电流由室温到150℃变化过程中逐渐减小,高于150℃后栅泄漏电流逐渐增大,阈值电压随温度增加有微小的负方向移动.变温肖特基C -V 测量表明,2DEG 分布随温度上升向两侧扩展,三维的性质增强,电子分布的陡峭程度下降,这使得沟道迁移率进一步下降.变温TLM 测量表明器件欧姆接触电阻在升高温度时未发生退化,而材料方块电阻随温度升高近似线性的增大,计算得到迁移率的下降规律与已报导的变温霍尔测量结果较为相近.饱和电流随温度升高而下降主要是由输运特性退化造成的,沟道泄漏电流随温度的变化主要由栅泄漏电流引起,GaN 缓冲层漏电的作用是次要的.参考文献[1] T rew R J ,Shin M W ,Gatto V.H igh power application fo rGaN -based device.S olid -S tate Electron ,1997,41(10):1561[2] Wang Xiaolian g ,Liu Xinyu ,H u Gu oxin ,et al.X -band GaN pow er HEM Ts w ith power den sity of 2.23W /mm.C hinese Jou rnal of Semicondu ctors ,2005,26(10):1866(in Chin ese )[王晓亮,刘新宇,胡国新,等.输出功率密度为2.23W /mm 的X 波段AlGaN /GaN 功率H EM T 器件.半导体学报,2005,26(10):1866][3] Ahmed M M ,Ah med H ,Ladbrooke P H ,et al.Effects of in -terface states on submicron GaAs M ES FE T assessed b y gate leak age current.J Vac Sci T echnol B ,1995,13(4):1519[4] A ru lkum aran S ,Egawa T ,Ishikawa H ,et al.H igh tempera -ture effects of AlGaN /GaN high electron mobility transis tors on sapphire and semi -in sulating SiC sub strates.A ppl PhysLett ,2002,80(12):2186[5] Arulkumaran S ,Egaw a T ,Ishikaw a H ,et al.Tem perature de -pen dence of gate -leakage cur rent in AlGaN /GaN highelectron mobility transistors.Ap pl Phys Lett ,2003,80(17):3207[6] Tan W S ,H ouston P A ,Parbrook P J ,et al.Gate leakageeffects and b reakdow n voltage in metalorganic vapor phase epitaxy AlGaN /GaN heterostructure field -effect transistors.Appl Phys Lett ,2002,80(17):3207[7] Stengel F ,M ohammad S N ,M ork oc H.Theoretical investiga -tion of electrical characteristics of AlGaN /GaN m odu lation doped field -effect transistors.J App l Phys 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ucation f or Wide Ban d Gap S em icond uctor Materials and Devices,Micr oelectronics I nstitute,X id ian University,X i’an 710071,China)A bstract:The DC cha rac te ristics of AlGaN/GaN HEMTs ar e measur ed in a temper atur e range f r om25to200℃.On the same waf er,Schottky C-V and tr ansmission line mode l measur ements ar e ca rr ied out at diffe rent temper atures.The temper a-t ure de pendence of the distr ibution of the two-dimension al elec tron gas,the she et r esistance,the ohm ic spe cif ic contac t r esist-a nce,and the buff er le akage cur r ent a re analyzed.We conclude that the r educed satura tion curr ent is mainly due to the de gr a-dation of the ele ctron tr anspor t proper ty.The channe l leakage cur re nt ar i ses fr om the gate leakage cur r ent,and the le akage of the GaN buf fer la yer plays a se condar y r ole.Key words:high ele ctron mobility transi stors;2DEG;TLM;leakage cur r entEEAC C:2520D;2530CArticle ID:0253-4177(2006)05-0864-05*Project supp orted by the T echnical Pre-Resear ch Pr ogram of Chin a(No.513270407),th e Nation al Defen ce Pre-Resear ch Foundation of Ch ina(No.51308060106),the Key Lab oratory Fund of National Defence of Chin a(No.51433040105D Z0102),an d the State Key Developm en t Pr ogram for Basic Res earch of Chin a(No.2002CB3119)†Cor res pondin g author.E mail:wangch ong197810@ Receiv ed27December2005,r evis ed manuscrip t received24J an uar y2006C2006Ch ines e Ins titute of Electron ics。
接触电阻的计算公式接触电阻是指在电流通过导体时，由于导体与周围环境接触面的存在，导致电流通过导体时会遇到一定的阻力。
接触电阻的大小会影响电流的流动情况，因此在电路设计和电子设备制造中，对接触电阻的计算和控制都非常重要。
接触电阻的计算公式可以通过欧姆定律来推导得到。
根据欧姆定律，电阻的大小与电流和电压之间的关系可以用以下公式表示：R = V / I其中，R代表电阻的大小，单位为欧姆（Ω），V代表电压，单位为伏特（V），I代表电流，单位为安培（A）。
接触电阻的计算公式中的电流指的是通过导体的总电流，即包括导体内部的电流和通过接触面的电流。
而电压则是指接触点之间的电压差。
在实际应用中，接触电阻的计算需要结合具体情况。
首先要考虑接触表面的材料和形状，不同材料和形状的接触表面对电流的传导效果不同，从而影响接触电阻的大小。
其次要考虑接触点之间的压力，压力的大小也会影响接触电阻。
通常情况下，越大的压力会使接触电阻减小，而越小的压力会使接触电阻增大。
为了准确计算接触电阻，可以利用一些常用的公式或模型来进行估算。
例如，在金属材料的接触电阻计算中，可以使用荷兰公式来进行近似计算：Rc = ρc / (A × P)其中，Rc代表接触电阻，单位为欧姆（Ω），ρc代表接触材料的电阻率，单位为欧姆·米（Ω·m），A代表接触面积，单位为平方米（m^2），P代表接触压力，单位为帕斯卡（Pa）。
荷兰公式是一种常用的近似计算接触电阻的方法，适用于金属材料的接触。
但需要注意的是，荷兰公式只能作为估算的参考，实际情况会受到许多其他因素的影响，如表面处理、温度等。
除了金属材料的接触电阻，还有其他材料的接触电阻计算方法。
例如，对于半导体材料，可以使用肖特基势垒理论来计算接触电阻。
在肖特基势垒理论中，接触电阻与材料的势垒高度和势垒宽度有关。
接触电阻的计算公式是根据欧姆定律推导得到的。
在实际应用中，需要考虑接触表面的材料和形状、接触点之间的压力等因素，同时可以利用一些常用的公式或模型进行估算。
（作者单位：吉林建筑大学）LDD 结构GaN HEMT 器件制备工艺流程介绍◎李可欣陈冲侯佳琳周杨鹏何佳旺完整的LDD GaN HEMT 器件制作过程主要分为GaN 材料生长和器件制作两个主要部分，由于自然界中没有天然的GaN 材料，目前大多数GaN 材料采用MOCVD 以及HPVE 方法进行生长。
GaN 材料的生长质量和器件的制备工艺共同决定了LDD GaN HEMT 器件的性能，本文我们重点介绍LDD GaN HEMT 器件的制备工艺。
一、LDD GaN HEMT 器件基本结构目前，LDD GaN HEMT 结构主要由以下六个部分组成，从下至上分别为第一层、蓝宝石或者SiC 衬底，第二层、AlN 成核层，厚度约为100nm，第三层、GaN 缓冲层，厚度约为2~3μm，第四层、AlGaN 势垒层，厚度约为20nm，第五层、GaN 帽层，厚度约为1nm，第六层、GaN HEMT 源极，漏极，栅极。
LDD GaN 基HEMT （轻掺杂漏GaN 基高电子迁移率器件）和常规GaN HEMT 最主要的区别在于LDD GaN HEMT 在栅极和漏极之间存在F 等离子体注入工艺。
从GaN 材料生长结束到LDD GaN HEMT 器件的形成要经过许多的工艺流程，关键步骤如下：新片清洗，FIDU 层制作，欧姆接触，台面隔离刻蚀，欧姆退火，SIN 钝化，栅槽刻蚀，栅金属淀积，SIN 保护层淀积，互联开孔，互联金属蒸发，空气桥制作等，具体如下：图1：LDD GaN 基HEMT 器件制备流程二、LDD GaN HEMT 制备流程简介第一、新片清洗，将GaN 材料放入丙酮、乙醇等有机溶剂中清洗去除表面污染物，最后再用酸液（HF）清洗表面氧化物。
清洗干净的主要标准是：片子表面干净整洁、没有污染物、没有可见颗粒。
第二、欧姆金属蒸发，欧姆金属蒸发主要是在欧姆接触的图形窗口来进行金属的淀积，欧姆接触的作用是降低半导体和金属的接触电阻，形成非整流接触，一般采用功函数较大的金属或者对半导体的接触表面进行重掺杂，大量调查研究表明，GaN 材料为形成良好的欧姆接触，采用的金属是Ti/Al/Ni/Au 合金。
中山大学本科生毕业论文(设计)2009年5月P型GaN欧姆接触研究[摘要摘要]]近年来，GaN材料及器件成为研究的热点，尤其是GaN基发光二极管(LED)。
在GaN基LED 的制备工艺中，电极的制备占据重要的地位。
GaN基蓝、绿光LED的研究取得极大进步的同时，对器件电极的制备也提出了更高的要求。
因此金属电极与GaN的欧姆接触也是研究的热点之一，尤其是p型GaN欧姆接触。
实现低接触电阻的p型GaN欧姆接触的困难主要有：在外延生长过程中，p型GaN的载流子浓度很难达到简并水平；现实中缺少功函数比p型GaN 高的金属。
本论文首先分析了欧姆接触的原理、接触电阻率的测量方法及欧姆接触的制作工艺。
然后主要对Ni/Au与p型GaN的欧姆接触进行了研究，对比了TLM和CTLM模型测量接触电阻率的异同,并取得了本实验室制备Ni/Au与p型GaN欧姆接触的实验条件。
关键词]][关键词p型GaN；欧姆接触；传输线模型(TLM)；圆形传输线模型(CTLM)摘要R esearch on p type GaN ohmic contact[Abstract]Recently,GaN has been extensively investigated for electronic and optoelectronic application,especially for GaN based light emitting diodes(LED). Tremendous progress has been achieved in GaN based blue and green LED.At the same time,the rapid progress on devices requires better ohmic contact between metals and GaN,especially for p type GaN ohmic contact.The difficulties in achieving low-resistance ohmic contact to p type GaN are due to the facts that:the carrier concentration of p type GaN cannot be increased to a degenerate level during epitaxial growth;a practical metal with a higher work function than that of p type GaN is not available.In this thesis,we introduce the theory of ohmic contact,the measurement of specific contact resistance in ohmic contact between the metal and semiconductor and the forming of ohmic contact in the first part.The primary investigation of this paper is the ohmic contact between Ni/Au and p type GaN.We compare the experimental results between transmission line model(TLM)and.circular transmission line model(CTLM).We also obtain the conditions of forming the ohmic contact between Ni/Au and p type GaN in our laboratory.[K eywords]p type GaN;ohmic contact;transmission line model(TLM);circular transmission line model(CTLM)中山大学本科生毕业论文(设计)2009年5月目录第一章绪论 (1)一.GaN材料与器件的研究意义 (1)二.Ⅲ族氮化物材料的性质 (2)三.GaN基LED外延用衬底的选择 (3)四.GaN基LED的研究历史与现状 (4)(一).早期发展 (4)(二).两个重大突破 (5)(三).GaN基LED的发展 (5)(四).GaN基LED的一些最新研究成果 (7)五.p型GaN欧姆接触的研究意义 (10)六.本文内容安排 (12)第二章欧姆接触 (13)一.欧姆接触的理论分析 (13)二.欧姆接触的评价方式 (15)(一).TLM模型 (15)(二).CTLM模型 (16)(三).小结 (17)三.欧姆接触的相关工艺 (18)第三章p型GaN欧姆接触关键技术调研 (22)一.引言 (22)二.p型GaN欧姆接触的关键技术概述 (22)(一).降低Schottky势垒高度 (22)(二).合金过程中提高空穴浓度 (25)(三).利用极化效应 (26)三.本章小结 (28)第四章.Ni/Au与p型GaN欧姆接触研究 (29)一.概述 (29)二.研究目的 (30)三.实验过程 (31)四.结果分析 (32)(一).合金时间对欧姆接触的影响 (32)(二).比较TLM与CTLM模型 (36)(三).合金温度对欧姆接触电阻率的影响 (38)五.实验结论 (39)目录第五章总结 (41)参考文献 (43)致谢 (48)中山大学本科生毕业论文(设计)2009年5月第一章绪论一.GaN材料与器件的研究意义在半导体科学发展过程中，半导体材料是这一领域进步的重要基石。
两种欧姆接触电阻率测量方法的研究崔虹云;吴云飞;张海丰;韩海生;朱雪彤;李金鑫【摘要】An ohms sample was made using low voltage chemical vapor deposition method and tested with linear transmission line model and circular dot transmission line model .In the preparation of the same process conditions, linear transmission line model can reflect the actual contact resistance rate of size from the precision .% 用低压化学气相淀积的方法制备了欧姆接触的样品，分别对退火前后的样品采用两种测量方法线性传输线模型和原点传输线模型法进行测试分析，得出在制备工艺相同的条件下，从精度上看，线性传输线模型这种测试结构更能真实地反映实际的比接触电阻率的大小。
【期刊名称】《佳木斯大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(000)005【总页数】3页(P746-748)【关键词】欧姆接触电阻率;线性传输线模型;原点传输线模型【作者】崔虹云;吴云飞;张海丰;韩海生;朱雪彤;李金鑫【作者单位】佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯 154007【正文语种】中文【中图分类】TN305.930 引言随着半导体材料和器件的迅速发展，多晶硅纳米薄膜凭借其优良的特性被广泛的应用于集成电路领域.而人们对于欧姆接触的设计、制造和测量的要求越来越高，欧姆接触是金属与半导体之间存在的一种非整流接触[1]，当有电流流过时，欧姆接触上的电压降应当远小于样品或器件本身的压降，这种接触不影响器件的电流—电压特性，或者说，电流—电压是由样品的电阻或器件的特性决定的[2－4].文中将采用两种方法对测试样品进行测试，并对其进行比较分析.1 实验将清洗干净后的厚度为400μm单晶硅片作为衬底，电阻率为2～4Ω·cm2，利用LPCVD在硅片正面淀积多晶硅纳米薄膜，厚度为90nm，利用PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)，等离子增强化学气相淀积)在硅片正面淀积一层二氧化硅层，厚度为100nm;然后通过离子注入对多晶硅纳米膜进行硼掺杂，多晶硅采用光刻，具体工艺步骤为:表面处理→预烘→涂胶→前烘→曝光→显影→坚膜→腐蚀→去胶，最后镀厚度约1.9μm铝层，图1为实验版图.2 测量结果与分析接触电阻率ρc是反映金属/半导体欧姆接触性质好坏的重要参数.测量ρc的方法很多，按照材料的厚度可以将其分为体材料和薄膜材料上的接触电阻率测量，这里就薄膜材料的线性传输线模型法(linear transmission line model，LTLM)和圆点传输线模型法(circular dot transmission line model，CDTLM)的测量结果进行分析和研究.图1 传输线测试版图2.1 线性传输线模型法(LTLM)线性传输线模型最早由Schockley引入，接着Berger作了改进，为了与周围环境绝缘，通电流前先将样品进行台面腐蚀.表1给出了样片所测的电阻值与间隔的数据.从表中我们可以知道除个别点外电极间隔和测得电阻之间基本满足线性关系，即随着电极间隔的增大所测的电阻值也随之增大，满足测试电阻和间隔的线性拟合，也就是满足线性传输线模型的测试曲线.表2给出了450℃退火后样片的接触电阻率和方块电阻值，实验的退火真空度在10－3～10－4 Pa，退火时间20min，从表2可得到平均比接触电阻为2.41 ×10－3Ω·cm2，比退火前的比接触电阻3.07 ×10－1Ω·cm2明显的提高了两个数量级，说明退火使欧姆接触电阻的性能有了明显的改善和提高.表1 所测的电阻值与间隔的数据间隔d(μm)30 40 50 60 70 90 100电阻(kΩ)2.0912.2732.5472.7532.9443.4543.726表2 450℃退火后样片的接触电阻率和方块电阻值样片# 接触电阻率(10－2Ω·cm2) 方块电阻(kΩ/□)1 －5 0.12041 0.7362 －3 0.08308 1.0922 －40.48278 0.7522 －5 0.30079 0.9763 －1 0.38683 1.1323 －3 0.04567281.0403 －52.87667 0.8364 －1 0.46747 0.6284 －3 0.25156 0.780图2 测得电阻与ln(rn/r0)之间的曲线2.2 圆点传输线模型法圆点传输线模型由Marlow等人提出，他们用圆形电极代替长方形电极的圆点传输线模型，版图如图1所示.其中原点传输线模型的圆环半径值如下:r0=400μm，r1=430μm，r2=470μm，r3=520μm，r4=580μm，r5=650μm，r6=720μm，r7=830μm，r8=930μm，r9=1020μm，r10=1100μm;图2给出了样片测得电阻和ln(rn/r0)的关系，满足原点传输线模型法原理中所叙述的直线关系，同时图3给出了电流对电压的I—V特性曲线，从曲线的走势来看，在未退火之前虽与圆点对称但并不成线性状态，表现出整流接触，退火前比接触电阻的值为1.36 ×10－1Ω·cm2.图3 样片的I—V特性曲线图4 不同退火时间比接触电阻的变化图5 不同退火时间I—V特性曲线从图4和图5的I－V特性曲线也可看到，在退火条件为450℃，20min时，曲线表现为非整流特性，即欧姆接触特性，不同退火时间里20min的比接触电阻最低为2.72 ×10－3Ω·cm2.通过分析我们可以知道退火前所形成的是整流接触，铝与多晶硅之间存在肖特基势垒，可能由于自然氧化层的存在对界面势垒的影响，所以并不是理想的欧姆接触，电流随电压的增大没能构成线性关系，而退火使欧姆接触的性能有了明显的改善.3 结论在制备工艺相同的条件下，通过对样品进行两种传输线模型的测试，我们可以看到线性传输线模型法测得的比接触电阻率更小一些，达到2.41×10－3Ω·cm2，精度更高，而且 LTLM 法很直观，容易理解.另外，经过450℃，20min退火后，样品的比接触电阻率都降到了10－3数量级，这说明退火可以形成稳定势垒高度和低漏电流，是形成欧姆接触的好方法，同时退火条件对接触的电学、热学和化学特性有决定性影响.参考文献:[1]孟庆忠.肖特基势垒和欧姆接触[J].烟台师范学院学报.2006，16(2):153 －156.[2]赵安邦，谭开洲，吴国增.欧姆接触电阻率测量方法的研究[J].重庆邮电学院学报.2006，6:238－241.[3]陈刚，柏松.4H－SiC欧姆接触与测试方法研究[J].固体电子学研究与进展.2008，28(1):38 －41.[4]崔虹云，张海丰，吴云飞.AL金属多晶硅纳米膜欧姆接触的制作[J].佳木斯大学学报.2009，27(5):711－714.。
SiC欧姆接触特性王平;杨银堂;郭立新;尚韬;刘增基【摘要】Multi-layer metal Ohmic contacts to 4H-SiC are investigated on the N+ ion implanted layer with 950℃ annealing in Ar for 25 minutes and the n type epitaxial layer with a carrier concentration of l.Ox 1019 cm-3 with 1 000℃ annealing in N2 for 2 minutes. The specific contact resistances obtained by the transmission line method (TLM) are 1.359×10-5Ω· cm2 and 3.44×10-6Ω·cm2, respectively. SIMS measurements show that the formation of the Ni silicide and the TiC facilitates to make the contacts become more Ohmic after annealing.%通过离子注入外延层实现高浓度掺杂和直接采用高掺杂外延层两种方法分别制备了4H-SiC欧姆接触,对应退火条件分别为( 950℃,Ar,30 min)和(1000℃,N2,2 rain).采用传输线法测试得到的比接触电阻分别为1.359×10-5Ω.cm2和3.44×10-6 Ω ·cm2.二次离子质谱分析表明,高温退火过程中镍硅化合物和TiC的形成有利于欧姆接触特性.【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(038)004【总页数】4页(P38-41)【关键词】4H-SiC;欧姆接触;二次离子质谱【作者】王平;杨银堂;郭立新;尚韬;刘增基【作者单位】西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西西安710071;西安电子科技大学理学院,陕西西安710071;西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西西安710071;西安电子科技大学理学院,陕西西安710071;西安电子科技大学宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室,陕西西安710071;西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西西安710071;西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室,陕西西安710071【正文语种】中文【中图分类】TN304.0紫外探测是继红外和激光探测之后发展起来的又一重要的光电探测技术，在医学、生物学和军事等领域都具有非常广阔的应用前景［1］．宽带隙半导体材料碳化硅(SiC)兼有高饱和电子漂移速度、高击穿电场、高热导率等特点，在高温、大功率、高频、光电子以及抗辐射应用时具有明显优势［1－2］．SiC光探测器对可见光及红外线辐射无响应，而对高频的紫外线辐射有明显的响应，因此非常适合于在红外及可见光背景下探测紫外辐射．另外，该器件的反向漏电流(即暗电流)很低，在300～400 nm的波长范围内具有较高的探测灵敏度，可以用来检测高温环境中的微弱紫外信号［1］．在对SiC紫外光探测器的研究中，制备高稳定性、低比接触电阻的欧姆接触是关键技术之一，欧姆接触质量的优劣直接影响器件效率、增益和可靠性等指标．如果欧姆接触的制备工艺不过关，将很难发挥出SiC材料的优异特性，所以欧姆接触的制备是SiC紫外光探测器件研究的重点和难点．欧姆接触是电流－电压为线性关系的金属－半导体接触，是金属和半导体整流接触的一种极限情况，通过特殊的工艺来调节势垒高度，从而使其实现欧姆接触．材料表面的载流子浓度、金属的选择、材料表面的预处理、热退火等都会影响SiC欧姆接触的比接触电阻的大小．目前已有这方面研究的报道，但实验结果稳定性不理想且数据移植性较差［3－4］，因此仍需要结合实际工艺对金属－SiC互制机理进行深入研究．基于多层复合金属结构，笔者对4H－SiC的欧姆接触工艺进行了实验研究，先后采用两种方法制作了4H－SiC欧姆接触，对由传输线法得到的比接触电阻进行了比较，并结合二次离子质谱(SIMS)对金属与N型4H－SiC接触面特性进行了分析．1 实验实验所用材料为美国Cree公司生产的4H－SiC外延片，样片1为(0001)面Si面P型4H－SiC外延片，晶向偏离〈0001〉方向8°11'(使得SiC外延层为层状生长)，N型衬底电阻率是0．019Ω·cm，掺Al的外延层厚2．0μm，掺杂浓度为2．0×1016 cm－3．第1步离子注入和高温退火设计．在上述4H－SiC材料上制备高质量的欧姆接触首先需要用离子注入形成N型阱区，然后进行欧姆接触的N+注入．笔者采用氮源注入，为了提高激活率和减少注入缺陷，采用400℃加温3次注入［5］．在设计氮离子的注入时，为了达到注入浓度分布的均匀，同样需要进行多次注入．综合考虑到减少表面损伤和提高N+接触层浓度的要求，注入次数为4次．经过离子注入模拟软件TRIM的仿真，注入的能量和剂量分别为:第1次注入离子注入能量140 keV，剂量5．24×1014 cm－2;第2次注入离子注入能量90 keV，剂量3．78×1014 cm－2;第3次注入离子注入能量40 keV，剂量2．57×1014 cm－2;第4次注入离子注入能量20 keV，剂量1．91×1014 cm－2．总剂量设计为 1．35×1015 cm－2，注入深度 0．211 μm，设计浓度=总剂量/注入深度=6．38×1019 cm－3，按9．8%的激活率，高温退火后的离化浓度约为6．26×1018 cm－3．高温退火温度为1600℃，氮气保护下退火时间为60min．第2步制备欧姆接触．首先对样片进行标准的RCA清洗，然后选用Ti/Ni/Au作为欧姆接触金属，淀积厚度分别为:Ti，25 nm;Ni，30 nm;Au，200 nm．在950℃及氩气保护下(气体流量为2×10－3 m3/min)，合金过程需30 min，样本结构参见图1．除了上面提到的离子注入制备欧姆接触电阻之外，笔者还对高纯半绝缘衬底3层外延4H－SiC材料(样片2:N型外延层厚度为0．25μm，载流子浓度为1．0×1019 cm－3)欧姆接触工艺进行了研究．制备过程中的清洗及制作TLM测试图形这两步工艺步骤都与样片1相同，选择的欧姆接触金属为 Ti/Pt/Au，对应的厚度分别为:Ti，30 nm;Pt，50 nm;Au，400 nm．合金过程采用1000℃条件下的快速热退火(Rapid Thermal Annealing，RTA)工艺，氮气气氛，用时2 min．图1 测试样片1纵向结构图图2 TLM测试图形2 测试结果与讨论2．1 比接触电阻的测试图2给出了离子注入制备SiC欧姆接触的TLM结构测试图形，图形间距Ln分别取10μm，15μm，20μm，25μm，30μm．通过测试可以得到每两个相邻的欧姆电极之间的电阻，此电阻称为总电阻．这种电阻与相邻电极间隙和离子注入区的方块电阻成正比，与电极的宽度成反比，由此可以计算出欧姆接触的比接触电阻、注入区的方块电阻等参数．由传输线模型的测试理论［6］，可以计算两个接触块之间的总电阻为其中，R C=R SK L T W;R SK为接触合金下半导体薄层的电阻;R SH 为体材料的薄层电阻;L T = (ρc R S K)1/2，为传输长度;W为欧姆接触宽度．在不同的接触距离Ln下，可测出一系列对应的Rn，因此可画出Rn～Ln曲线，如图3所示．若近似认为R SH=R SK，则图3中的2L T即为Rn～Ln曲线在Ln轴上的截距，由此可求出比接触电阻ρc为图3 TLM模型计算示意图需要注意的是，用TLM模型计算SiC欧姆接触的比接触电阻时，R T测试结果的精确与否对其影响很大，要通过多次测量取最小值的方法尽量消除测试探针和金属层间的电阻．图4给出了样片1及样片2各3组电阻测试值与接触间距之间的关系，对应拟合直线方程y=a+bx的参数值见表1．图4 样片1和样片2电阻值随间距的变化表1 拟合直线对应参数值样片拟合参数测试组A B C样片1 拟合参数a 51．376 43．014 34．838拟合参数 b 16．821 17．455 17．849样片2拟合参数a 24．739 22．471 21．568拟合参数b 26．152 26．715 27．038由表1中数据及公式(2)计算得到样片1及样片2比接触电阻分别为10－5Ω·cm2和10－6Ω·cm2量级，最小值分别为1．359×10－5Ω·cm2和3．44×10－6Ω·cm2．从实验过程分析，对样片1而言，离子注入退火后杂质分布通常是不均匀的，而为了保证注入有一定的深度，材料表面的浓度分布一般不在峰值位置，电激活率也较低，使得表面掺杂浓度有所降低，从而影响了欧姆接触特性;对样片2而言，N型外延层本身掺杂浓度较高，这是其比接触电阻值较小的一个关键原因．2．2 二次离子质谱分析取样片1对其合金区进行了二次离子质谱分析(SIMS)，见图5．图5中1、2和3对应于3个测试点，其中测试点1表面覆有一定厚度的氧化层，测试点2和3对应于同一种工艺的不同测试点，横坐标表示粒子束轰击时间，纵坐标表示每秒钟二次离子质谱计数量．可以看出，随着离子轰击时间的不断增加，Ti48计数量不断减少，从4×103次每秒减少到10次每秒时，基本上接近本底噪声．由此说明，Ti48含量随着测试时间的增加(即深度的增加)逐渐减少．在曲线的前端，Ti48的计数率甚至高于C12，这是因为在测试开始寻找对准点的时候，质谱仪的离子束就已经处于开启状态，在开始轰击到找准点来接收二次离子的这段时间内，其实已有一部分金属被轰击掉了，所以实际的曲线前端应该在零时刻之前．从图5中明显看出，开始计时以前Ti峰显著高于C12峰．另外，初始C12的计数量每秒较低，随着深度的增加，C12的含量逐渐增加并趋于稳定．从图5中还可看出，测试点1的Si28强度大于测试点2的，这主要与其表面覆盖有一定厚度的氧化层(SiO2)有关系．接触面内部有Ni(Ni58和Ni62)和Ti48存在，且对点1而言，在0～5 min这一时间段内Si信号的强度有所减弱;对测点2而言，界面处Si含量较低(考虑到实际的曲线前端应在零时刻之前这一因素)，表明Ni、Ti和SiC之间在高温下发生互熔，随着二次离子质谱测试时间的增加，金属计数量趋近于零．从固相反应的角度看:首先，镍硅化合物的形成引发了C原子析出和外扩散，在界面处产生了大量的施主C(V C)空位，降低了电子输运的有效势垒高度，从而形成了欧姆接触［7－8］．其次，在高温条件下，Ti和 C 这两种原子有可能发生反应，生成TiC，TiC具有很高的熔点和良好的热稳定性，其存在有利于欧姆接触特性．图6给出了样片1上不同位置在950℃退火后的表面形貌．可以看出，表面有部分金属析出，可能与实际的退火工艺有关，退火结束后，没有经过“淬火”的过程，而采用的是慢降温的方法，具体形成机制还有待以后进一步研究．图5 样片1多层金属与N型4H－SiC接触面的SIMS测试曲线3 总结通过离子注入4H－SiC实现高浓度掺杂和直接采用高掺杂4H－SiC外延材料两种方法分别制备了欧姆接触，结果较为理想．对于表面掺杂浓度较低的4H－SiC材料，可以采用离子注入的方法，但离子注入工艺较为复杂，成本较高;对于表面掺杂浓度较高的4H－SiC材料，可以采用高掺杂的方法，工艺较为简单，成本也相对较低．图6 样片1欧姆接触表面参考文献:［1］张军勤，杨银堂，卢艳．4H－SiC金属－半导体－金属结构紫外探测器的模拟与分析［J］．中国激光，2008，35(4):509－514．Zhang Junqin， Yang Yintang， Lu Yan．Simulation and Analysis of 4H－SiC Metal－Semiconductor－Metal Ultraviolet Photodetector［J］．Chinese Journal of Lasers， 2008， 35(4):509－514．［2］ Saptharishi S， Sriram S， Hagleitner H．High－gain SiCMESFETs Using Source－connected Field Plates［J］．IEEE Electron Device Letter，2009， 30(9):952－953．［3］ Petr M， Bohumil B．Improvement of 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宽禁带半导体N i基n型Si C材料的欧姆接触机理及模型研究Ξ郭 辉ΞΞ 张义门 张玉明 吕红亮(西安电子科技大学微电子学院,西安,710071) (教育部宽禁带半导体材料重点实验室,西安,710071)2006204228收稿,2006207224收改稿摘要:研究了N i基n型Si C材料的欧姆接触的形成机理,认为合金化退火过程中形成的C空位(V c)而导致的高载流子浓度层对欧姆接触的形成起了关键作用。
给出了欧姆接触的能带结构图,提出比接触电阻ΘC由ΘC1和ΘC2两部分构成。
ΘC1是N i硅化物与其下在合金化退火过程中形成的高载流子浓度层间的比接触电阻,ΘC2则由高载流子浓度层与原来Si C有源层之间载流子浓度差形成的势垒引入。
该模型较好地解释了n型Si C欧姆接触的实验结果,并从衬底的掺杂水平、接触金属的选择、合金化退火的温度、时间、氛围等方面给出了工艺条件的改进建议。
关键词:碳化硅;欧姆接触;退火;碳空位中图分类号:TN405 文献标识码:A 文章编号:100023819(2008)012042204I nvestigation of the M echan is m and M odel about N i BasedOh m ic Con tacts to n-type Si CGUO H u i ZHAN G Y i m en ZHAN G Yum ing LV Hongliang(M icroelectronic S chool,X id ian U niversity,X i’an,710071,CH N)(K ey L ab.of M inistry of E d ucation f or W id e B and2g ap S e m icond uctor M aterials and D ev ices,X i’an,710071,CH N)Abstract:T he m echan is m of N i based ohm ic con tacts to n2type Si C is studied.T he creati on of carbon vacancies(V c)du ring h igh2tem peratu re annealing in the near2in terface regi on of the Si C allow increased electron to tran spo rt th rough the Scho ttky barrier,leading to ohm ic behavi o r of the con tact.A cco rding to the band structu re of ohm ic con tact,the specific con tact resistanceΘC con sists of tw o parts(ΘC1andΘC2).ΘC1occu rs betw een the con tact m etal and its underlying h igh ly doped sem iconducto r layer(N DC)after alloying.ΘC2is b rough t abou t by a barrier appeared due to the concen trati on difference betw een the N DC and N D in the Si C active layer.T h is m odel is u sed to exp lain the exp eri m en t resu lts and to op ti m ize the p rocess of the ohm ic con tact to n2type Si C.Key words:Si C;oh m ic con tact;annea l i ng;carbon vacanc iesEEACC:2530D;2550F;25201 引 言碳化硅(Si C)材料的宽禁带、高热导率、高饱和电子速度,高击穿电场等特性决定了碳化硅器件可以在高温大功率下工作,在国民经济各方面具有广泛的应用。
分类号密级UDC学位论文GaN基p-i-n紫外探测器研究（题名和副题名）邹泽亚（作者姓名）指导教师姓名杨谟华教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称微电子与固体电子学论文提交日期2007.2论文答辩日期2007.3学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2008年2 月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要宽禁带半导体材料GaN及其三元合金AlGaN，由于其禁带宽度大、热稳定性和化学稳定性好，在光电子器件，尤其紫外探测器领域有着重要的应用价值。
其中探测波段在240-280nm区间（日光盲区）的探测器可以广泛应用于导弹尾焰探测、火灾监测、卫星间通信等领域，在国际上引起了广泛的研究兴趣。
本文针对基于高温AlN模板层的GaN基背照式p-i-n型日光盲探测器的设计、制作与性能测试开展了研究。
着重研究了对实现日光盲探测具有重要意义的AlN 缓冲层材料的MOCVD生长、p型GaN的掺杂及欧姆接触。
研究发现在蓝宝石衬底表面无氮化，低V/III比情况下，可以在1200℃高温下生长出表面原子级光滑的AlN材料。
tlm接触电阻太阳能电池概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍和解释TLM接触电阻在太阳能电池中的应用以及其重要性。
通过对TLM接触电阻的定义、原理和测量方法进行探讨，我们将了解它如何影响太阳能电池的效率，并通过优化接触电阻来改善太阳能电池的性能。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分。
首先是引言部分，对文章进行概述并介绍文章结构。
接下来是TLM接触电阻的定义、原理和测量方法的详细说明。
然后是太阳能电池的概述，包括其原理和组成以及不同类型和特点。
紧接着，我们将重点探讨TLM 接触电阻在太阳能电池中的重要性，并解释如何改善太阳能电池性能。
最后，我们将进行总结并展望未来发展方向和意义。
1.3 目的本文旨在提供关于TLM接触电阻和太阳能电池的基础知识，并讨论TLM在测量和优化接触电阻过程中所扮演的重要角色。
通过深入研究TLM接触电阻对太阳能电池效率的影响，我们将为改善太阳能电池的性能提供有力的理论和实践指导。
同时，本文还将展望未来对TLM接触电阻研究的发展方向，以期为太阳能电池领域的进一步创新与进步做出贡献。
2. TLM接触电阻:2.1 定义和原理:TLM (Transmisson Line Model)接触电阻指的是在半导体器件中，用于测量两个材料或结构之间的接触电阻时采用的一种模型和方法。
TLM接触电阻可以检测到不同材料之间接触的质量，对于太阳能电池来说具有重要意义。
TLM接触电阻的原理是基于传输线模型。
该模型假设半导体中存在一条传输线，通过测量传输线上信号的变化来计算出接触位置处的电阻。
2.2 TLM测量方法:TLM测量方法主要包括以下几个步骤：- 在待测样品表面制备金属电极。
- 绘制一组平行排列、间距固定的线条，称为测试结构。
- 通过测试结构，在待测样品中建立一组重复的传输线。
- 测试过程中，将直流或交流信号输入到传输线上，并记录经过测试结构后信号的变化。
- 根据信号变化情况计算出接触位置处的电阻值。
