近 10$\mathrm{^{17}}$ cm$\mathrm{^{-3}}$ 低浓度极化掺杂 Al$\mathrm{_{0-0.2}}$GaN 中的电子迁移率

在本快报中，报道了具有低至约 10$\mathrm{^{17}}$ cm$\mathrm{^{-3}}$ 的极化诱导 n 型掺杂的梯度 Al$\mathrm{_x}$Ga$\mathrm{_{1-x}}$N 中的载流子输运。该梯度 Al$\mathrm{_x}$Ga$\mathrm{_{1-x}}$N 通过金属有机化学气相沉积在蓝宝石衬底上生长，并且通过在一层 600 nm 厚度上将 Al 组分从 0% 线性变化到 20%，实现了无任何有意掺杂的均匀 n 型掺杂。还估算了约 10$\mathrm{^{17}}$ cm$\mathrm{^{-3}}$ 的补偿中心浓度。在约 7% 的 Al 组分下提取到室温下 900 cm$\mathrm{^2}$/V$\mathrm \cdot$s 的峰值迁移率，这代表了在载流子浓度约 10$\mathrm{^{17}}$ cm$\mathrm{^{-3}}$ 的 n-Al$\mathrm{_{0.07}}$GaN 中所实现的最高迁移率。实验数据与理论模型的比较表明，在此低掺杂浓度下，位错散射和合金散射两者在限制电子迁移率方面均显著；并且位错密度 <10$\mathrm{^7}$ cm$\mathrm{^{-2}}$ 对于优化近 10$\mathrm{^{16}}$ cm$\mathrm{^{-3}}$ 的迁移率是必要的。本研究中的发现为在 GaN 中实现低掺杂水平下的高迁移率这一关键要素提供了见解，而该参数是利用极化掺杂设计新型功率电子器件的关键。