通过缓冲层工程调控 AlGaN/GaN 异质结构中的电学与热输运
材料科学
2018-02-15 v4 介观与纳米尺度物理
摘要
在过去十年中，基于氮化镓的宽带隙 III-V 材料体系的进展，是实现高频大功率电子器件的主要驱动力。由于 AlGaN/GaN 界面处高导电的二维电子气（2DEG）基于内建极化场（而非掺杂）且被限制在极小的厚度内，其载流子的迁移率远高于掺杂的同类结构。在本研究中，通过考察具有不同 GaN 缓冲层厚度的全悬浮 AlGaN/GaN 薄膜，我们证明了这种异质结构材料还具有将电输运与热输运分开调控的独特能力。值得注意的是，我们证明了约 nm 薄的 GaN 层可以在不降低电输运性能的情况下显著阻碍热流，并且在基于 2DEG 的异质结构中观察到其热电优值（）较外延掺杂 GaN 有显著提升（约 x）。我们还在该材料体系的 2DEG 中观察到室温下达到当前最优水平的热电功率因子（）。这种显著的调控行为与热电增强在基于极化的异质结构中属首次阐明，其得以实现是因为电子位于异质结构界面处，而声子则存在于材料体系内部。这些结果突显了在 III-V 材料中使用 2DEG 进行片上热传感与能量收集的潜力。
引用
@article{arxiv.1710.03279,
title = {Tuning Electrical and Thermal Transport in AlGaN/GaN Heterostructures via Buffer Layer Engineering},
author = {Ananth Saran Yalamarthy and Hongyun So and Miguel Muñoz Rojo and Ateeq J. Suria and Xiaoqing Xu and Eric Pop and Debbie G. Senesky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.03279},
year = {2018}
}
备注
Accepted for publication in Advanced Functional Materials, in press (2018)