GaN 表面的 NO2 吸附及其与黄光发光相关表面态的相互作用
材料科学
2025-09-09 v1 应用物理
摘要
GaN 中表面态的电荷俘获是一个长期存在的问题，阻碍了其作为微电子半导体充分发挥潜力。至少部分电荷源于吸附在 GaN 表面的分子。多项研究探讨了不同物质的吸附，但吸附物在电荷俘获机制中的作用仍不清楚。在此，我们表明 GaN 表面会选择性吸附空气中痕量存在的二氧化氮 (NO2)。NO2 似乎会使与黄光发光相关的表面态带电。真空中的温和热处理可去除该表面电荷，但在重新暴露于空气时又会被重新吸附。将真空退火后的 GaN 选择性暴露于 NO2 会重现与暴露于空气时相似的表面电荷分布。对真空热处理期间解吸气体的残余气体分析显示，表面释放出高浓度的一氧化氮 (NO)。这些观察结果表明，NO2 从空气中被选择性吸附，对空气暴露的 GaN 的电学性质产生不利影响。作为 NO2 化学吸附过程的一部分，自由电子的俘获改变了表面电荷密度，从而导致表面能带弯曲的变化。NO2 吸附本质上不可控，可能显著影响任何基于 GaN 的电子器件。然而，如此处所示，真空中的温和热处理可将 GaN 的表面态占据恢复至其本征状态。若在钝化前尝试此热处理，可能为基于 GaN 的器件中与表面电荷俘获相关的长期稳定性问题提供一种可能的解决方案。
引用
@article{arxiv.2405.06471,
title = {NO2 adsorption on GaN surface and its interaction with the yellow-luminescence-associated surface state},
author = {Yury Turkulets and Nitzan Shauloff and Or Haim Chaulker and Raz Jelinek and Ilan Shalish},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06471},
year = {2025}
}