Półprzewodniki azotkowe (GaN, AlGaN)

Nr wniosku: 206922, nr raportu: 6604. Kierownik (z rap.): mgr inż. Maciej Franciszek Matys
Półprzewodniki azotkowe (GaN, AlGaN) są szeroko stosowane w niebieskiej
optoelektronice oraz elektronice szybkich tranzystorów dużej mocy (GHz, THz). W działaniu tych
przyrządów, jedną z kluczowych roli odgrywa powierzchnia AlGaN (pokryta cienką
warstwą dielektryka, o grubości ok. 20 nm), która zawiera liczne stany powierzchniowe
wychwytujące elektrony. Z jednej strony, stany te są odpowiedzialne za formację dwuwymiarowego
gazu elektronowego (2DEG) na złączu AlGaN/GaN, decydującego o pracy tranzystora, ale z drugiej za wiele niekorzystnych efektów, jak prądy upływu. Z powodu wciąż niewielkiej wiedzy o
właściwościach elektronowych pasywowanej powierzchni AlGaN, stała się ona głównym obiektem
badań w projekcie. Najważniejszym osiągnięciem, po raz pierwszy w literaturze, jest wyznaczenie
gęstości specyficznych (o donorowym charakterze, czyli neutralnych, jeżeli zapełnionych przez
elektrony) stanów powierzchniowych Dit(E), zlokalizowanych w przerwie wzbronionej AlGaN, w
pobliżu pasma walencyjnego. Było to możliwe dzięki zastosowaniu oryginalnej metody pomiarowej,
operującej światłem ultrafioletowym, w celu kontrolowanego wzbudzania ładunków w obszarze
powierzchni oraz numerycznej analizie elektrycznej odpowiedzi diody o strukturze warstwowej
metal/Al2O3/AlGaN/GaN. Ponadto, dzięki połączeniu z innymi metodami elektrycznymi, otrzymano
ważną informacje o pełnym rozkładzie stanów Dit(E) - w kształcie litery U - w całej przerwie
energetycznej AlGaN, a także o rodzaju ładunku powierzchniowego. W ten sposób określono naturę
tych stanów, jako związaną z nieuporządkowanym obszarem międzypowierzchni dielektryk/AlGaN,
co jest istotną informacją dla technologii.