Аммиачная молекулярно-лучевая эпитаксия GaN гетероструктур на подложках кремния для силовых и СВЧ транзисторов

Объектами исследования на данном этапе являются: 1) кристаллическая фаза нитрида кремния со сверхструктурой (8×8), формируемая в процессе нитридизации реконструированной поверхности (7×7) кремниевой подложки; 2) граница раздела AlN/Si, кристаллическая структура и напряжения зародышевых слоев AlN-на-Si, выращенных на нитридизованной поверхности кремния при разных температурах нитридизации; 3) слой AlN, выступающий в роли модификатора потенциального рельефа квантовой ямы в гетеропереходе AlGaN/GaN; 4) тонкие пассивирующие/закрывающие слои на поверхности гетероэпитаксиальных структур AlGaN/GaN с двумерным электронным газом; 5) гетероструктуры с двумерным электронным газом для создания и исследования экспериментальных СВЧ и силовых транзисторов. Конкретными целями работы на данном этапе являлись: 1) Исследование кинетики и механизмов формирования кристаллической фазы нитрида кремния со сверхструктурой (8×8) в процессе нитридизации реконструированной поверхности (7×7) кремниевой подложки при технологически приемлемых температурах для последующего эпитаксиального роста A3-нитридов; 2) Исследование границы раздела AlN/Si, кристаллической структуры и напряжений зародышевых слоев AlN-на-Si, выращенных на нитридизованной поверхности кремния при разных температурах нитридизации; 3) Исследование влияния толщины AlN в гетеропереходе AlGaN/AlN/GaN на электрофизические параметры двумерного электронного газа в HEMT структурах. 4) Исследование влияния тонкого пассивирующего слоя нитрида кремния, сформированного in situ из твердотельного источника кремния на поверхности AlGaN/GaN гетероструктур, на свойства транзисторов и коллапс тока. 5) Изготовление и передача ГЭС предприятиям реального сектора экономики для создания и исследования экспериментальных СВЧ и силовых транзисторов. Определение оптимальной конструкция ГЭС для СВЧ и силовых транзисторов. В процессе выполнения работы проводился эпитаксиальный рост гетероструктур с различным количеством слоев от одиночного зародышевого слоя AlN до полной многослойной структуры ГЭС с ДЭГ и пассивирующим слоем. Экспериментальные исследования образцов осуществлялись методами дифракции быстрых электронов на отражение с использованием аналитической системы kSA 400, оптической спектрометрии и рефлектометрии, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ВР-ПЭМ), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), электрофизическими методами (эффект Холла, ВАХ). На заключительном этапе изготовлены и переданы Индустриальным партнерам in situ пассивированные гетероэпитаксиальные структуры с двумерным электронным газом на подложках карбида кремния (концентрация электронов n=1.3×10^13 см-2, подвижность µ=1700 см2/В×с) и на подложках кремния (концентрация электронов n=1.4×10^13 см-2, подвижность µ=1400 см2/В×с) для создания и исследования экспериментальных транзисторов. Произведена оптимизация условий роста буферных слоев GaN, выращиваемых на подложках карбида кремния, по результатам исследований ток утечки Iут по буферу после изоляции при 150В составил 50 нА.