氮化物宽禁带半导体材料与电子器件

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《氮化物宽禁带半导体材料与电子器件》，郝跃，张金风，张进成 著，出版社： 科学出版社。

科学出版社是由中国科学院编译局与1930年创建的龙门联合书局于1954年8月合并成立的；目前公司年出版新书3000多种，期刊500多种，形成了以科学（S）、技术（T）、医学（M）、教育（E）、人文社科（H）为主要出版领域的业务架构。

目录

内容简介

《氮化物宽禁带半导体材料与电子器件》以作者多年的研究成果为基础，系统地介绍了III族氮化物宽禁带半导体材料与电子器件的物理特性和实现方法，重点介绍了半导体高电子迁移率晶体管(HEMT)与相关氮化物材料。《氮化物宽禁带半导体材料与电子器件》共14章，内容包括：氮化物材料的基本性质、异质外延方法和机理，HEMT材料的电学性质，Al-GaN/GaN和InAlN/GaN异质结的生长和优化、材料缺陷分析，GaN HEMT器件的原理和优化、制备工艺和性能、电热退化分析，GaN增强型HEMT器件和集成电路，GaN MOS-HEMT器件，最后给出了该领域未来技术发展的几个重要方向。

目录

《半导体科学与技术丛书》出版说明

序言

第1章 绪论 1

参考文献 4

第2章 III族氮化物半导体材料的性质 6

2.1 III族氮化物的晶体结构和能带结构 6

2.1.1 GaN、AlN和InN 6

2.1.2 氮化物合金材料的晶格常数和禁带宽度 9

2.1.3 异质结界面的能带带阶 10

2.2 氮化物的电子速场关系和低场迁移率 10

2.2.1 GaN的电子速场关系 10

2.2.2 GaN和AlGaN的电子低场迁移率和速场关系解析模型 11

2.3 氮化物材料的极化效应 15

2.3.1 极性 15

2.3.2 自发极化和压电极化效应 16

2.3.3 氮化物合金材料的压电和自发极化强度 17

2.3.4 削弱极化效应的机制 19

2.3.5 极性材料和非极性/半极性材料 20

2.4 氮化物电子材料的掺杂和其他性质 21

2.5 氮化物材料性质测试分析 22

2.5.1 高分辨X射线衍射(HRXRD) 22

2.5.2 原子力显微镜(AFM) 26

2.5.3 扫描电子显微镜(SEM) 28

2.5.4 透射电子显微镜(TEM) 28

2.5.5 光致发光谱(PL谱) 29

2.5.6 电容 电压测试(C-V) 31

2.5.7 范德堡法霍尔测试 32

2.5.8 霍尔条测试SdH振荡分析二维电子气输运性质 33

参考文献 35

第3章 氮化物材料的异质外延生长和缺陷性质 39

3.1 氮化物材料的外延生长技术 39

3.2 外延生长基本模式和外延衬底的选择 42

3.2.1 外延生长的基本模式 43

3.2.2 外延衬底的选择 44

3.3 MOCVD生长氮化物材料的两步生长法 46

3.3.1 两步生长法的步骤 46

3.3.2 蓝宝石上两步法生长GaN的生长模式演化 48

3.4 氮化物材料外延的成核层优化 49

3.4.1 低温GaN成核层 49

3.4.2 高温AlN成核层 50

3.4.3 间歇供氨生长的高温AlN成核层 52

3.5 氮化物材料外延层生长条件对材料质量的影响 53

3.6 氮化物单晶薄膜材料的缺陷微结构 57

3.6.1 衬底与成核层界面的微结构——失配位错 57

3.6.2 成核层内的微结构——堆垛层错、局部立方相和反向边界 58

3.6.3 高温GaN层的微结构——小角晶界、穿透位错和点缺陷 61

3.6.4 裂纹和沉淀物 63

参考文献 64

第4章 GaNHEMT材料的电学性质与机理 66

4.1 GaN异质结中的二维电子气 66

4.1.1 GaN异质结二维电子气的形成机理 66

4.1.2 GaN异质结二维电子气的面电子密度 68

4.2 GaN异质结中导带和载流子分布的一维量子效应自洽解 70

4.2.1 一维薛定谔-泊松方程量子效应自洽解物理模型 71

4.2.2 一维薛定谔-泊松方程自洽解模型的数值算法 72

4.2.3 一维量子效应自洽解在GaN异质结中的应用 74

4.3 GaN异质结二维电子气低场迁移率的解析建模分析 77

4.3.1 GaN异质结二维电子气低场迁移率的解析建模 77

4.3.2 AlGaN/GaN异质结Al组分对迁移率的影响 80

4.3.3 晶格匹配InAlN/GaN和InAlN/AlN/GaN材料二维电子气输运特性 83

参考文献 86

第5章 AlGaN/GaN异质结材料的生长与优化方法 88

5.1 AlGaN/GaN异质结材料结构 88

5.2 低缺陷密度氮化物材料生长方法 90

5.3 斜切衬底生长低缺陷GaN缓冲层 94

5.4 GaN的同质外延 96

5.4.1 斜切衬底上HVPE生长GaN 97

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