第三代半导体材料研究现况及应用

 以III族氮化物为代表的第三代半导体材料,多为禁带宽度显著大于Si和GaAs的宽禁带半导体材料(InN除外),是实现高效率、高性能光电子和微电子器件的基础。其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器,因此被公认是当前国际光电信息技术领域的战略制高点,全球范围现阶段均投入大量人力物力进行相关研发。

  III族氮化物以InN-GaN-AlN这三者及其合金为主,InGaN量子阱是可见光波段发光器件的核心,AlGaN量子阱是深紫外光电子器件的关键材料,而AlGaN/GaN异质结构,则是电力电子器件和微波通讯器件的核心材料。

通过突破高Al和高In组分氮化物材料制备难题,攻克蓝光、绿光发光效率限制瓶颈,实现高发光效率量子阱和高迁移率异质结构,提升我国第三代半导体关键材料水平,掌握材料和器件科学规律及核心技术,对推动电子材料产业转型升级,培育新的经济增长点具有重要意义。

迁移特性是半导体最为基础的性质之一,是半导体在电子学和光电子学等领域进行应用的基础。半导体的迁移率定义为单位电场下载流子的平均漂移速度。TOF(time-of-flight)迁移率测试方法直接由迁移率的定义发展而来。 相比于一些间接的迁移率测试方法,如空间电荷限制电流(SCLC)法等,TOF的方法被认为是最接近“真实”迁移率的一种测量方法。通过TOF瞬态光电流信号的分析,可以得到电子迁移率、空穴迁移率等参数;用户还可以利用这些数据,结合材料的物理模型进行分析,得到杂质浓度、缺陷、能带混乱度、电荷跳跃距离等参数。

FlyTOF飞行时间法迁移率测量仪是Oriental Spectra推出的业内首款自动化、集成化的飞行时间法迁移率测量商业化设备。广泛适用于各类半导体材料,如硅基半导体、第二代半导体、第三代宽带隙半导体、有机半导体、钙钛矿半导体、量子点半导体、二维材料半导体、金属-有机框架(MOF)、共价有机框架(COF)等。该设备具备瞬态光电流测量、电子迁移率测量、空穴迁移率测量、二维平面的成像、水平载流子迁移率测量等功能。

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