闽南师范大学 物理与电信工程学院,福建 漳州 363000
在p型GaP表面制作Ag电极,并利用退火环境令金属和半导体的接触界面产生良好的欧姆接触。通过扫描电子显微镜（SEM）、俄歇电子能谱（AES）以及X射线光电子能谱（XPS）的表征分析与对比,研究了不同退火环境对欧姆接触表面特性的影响。结果表明：退火时间过短,获得能量自由移动的原子移动面积小,不利于提高样品表面致密性;退火温度过高,欧姆接触表面的晶粒又容易发生球聚现象,造成样品表面的粗糙程度加剧。另外,在退火过程中,发生的相互扩散、形成化合物和合金相以及氧化反应也会对欧姆接触表面特性产生影响。其中,氧化反应较其他反应更为剧烈,对比接触电阻率的影响更大。因此,适宜的退火环境和有效控制氧化反应是增强欧姆接触性能的关键。
p型GaP 欧姆接触 表面特性 p-GaP Ohmic contact surface characteristic
南京大学 电子科学与工程学院 江苏省光电信息功能材料重点实验室， 南京 210023
研究了Ag/p-GaN欧姆接触的工艺，得到较为优化的工艺方法并应用于器件制备。分别采用直接剥离Ag、氧等离子体去底胶后剥离Ag和湿法腐蚀Ag三种工艺制备Ag图形，对比了三种工艺样品的粘附性及接触电性，发现直接剥离Ag工艺存在Ag脱落问题，去底胶后剥离Ag工艺无法形成欧姆接触，而腐蚀后退火的样品则可以实现较好的粘附和较佳电性; 通过XPS分析了不同工艺对接触特性影响的机理。进一步，对比优化了Ag蒸发前表面化学处理工艺，结果表明酸性溶液处理或碱性溶液处理可以有效降低欧姆接触电阻率，酸性溶液处理略优。优化后的欧姆接触工艺可应用于可见光及深紫外LED器件制备，器件电学性能如下: 在40A/cm2电流密度下，蓝色发光二极管电压为2.95V，紫外发光二极管电压为6.01V。
欧姆接触 发光二极管 Ag Ag p-GaN p-GaN ohmic contact light emitting diode
1 中国科学技术大学国家示范性微电子学院,合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,苏州 215123
3 苏州纳维科技股份有限公司,苏州 215123
4 江苏第三代半导体研究院,苏州 215000
透明半导体铟锡氧化物(ITO)作为电极能够降低光导开关电极边缘电流集聚效应和提高脉冲激光的利用率。本文通过在ITO与GaN界面之间分别插入10 nm的Ti与TiN, 研究Ti、TiN对ITO与GaN欧姆接触性能的影响。I-V测试结果表明, 随着退火温度升高, 插入TiN的光导开关一直保持欧姆接触特性, 而插入Ti的光导开关由欧姆接触转变为肖特基接触。通过TEM测试发现, 当以Ti作为插入层时, ITO通过插入层向插入层与GaN的界面扩散, 在接触界面形成Ti的氧化物及空洞。透射光谱显示, 不同退火温度下插入Ti层的透过率均低于38.3%, 而以TiN作为插入层时透过率为38.8%~55.0%。因此含有TiN的光导开关具有更稳定的电学性能和更高的透过率, 这为GaN光导开关在高温高功率领域的应用提供了参考。
GaN光导开关 欧姆接触 GaN photoconductive semiconductor switch ITO ITO Ti Ti TiN TiN Ohmic contact
1 山西中科潞安紫外光电科技有限公司，山西 长治 046000
2 中国科学院半导体研究所 半导体照明技术研究开发中心，北京 100083
在p?AlGaN表面沉积Ni/Au/Ni/Au透明电极体系，通过传输线模型测试，研究了退火温度对Ni/Au/Ni/Au与p?AlGaN材料接触特性的影响。结果表明，AlGaN基深紫外LED采用Ni/Au/Ni/Au金属体系，在600 ℃空气氛围下退火3 min形成p型半导体材料NiO。进一步优化Ni/Au/Ni/Au体系金属厚度，当Ni/Au/Ni/Au各层厚度由20/20/20/20 nm减薄至2/2/5/5 nm，并在600 ℃空气氛围退火3 min，其与p?AlGaN材料的接触电阻率从3.23×10-1 Ω·cm2降到2.58×10-4 Ω·cm2。采用上述优化的Ni/Au/Ni/Au体系制备的深紫外LED器件，器件光电特性得到了改善。在150 mA驱动下工作电压低至5.8 V；通过提升电极透过率，光输出功率提升18.9%。
UV-LED AlGaN NiAu 欧姆接触 UV-LED AlGaN, NiAu Ohmic contact 
Siyi Huang 1,2,3Masao Ikeda 2,3,*Minglong Zhang 1,2,3Jianjun Zhu 2,3Jianping Liu 1,2,3,**
Author Affiliations
Abstract
1 School of Nano-Tech and Nano-Bionics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China
3 Key Laboratory of Nanodevices and Applications, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, China
A suitable contacting scheme for p-(Al)GaN facilitating quick feedback and accurate measurements is proposed in this study. 22 nm p+-GaN followed by 2 nm p-In0.2Ga0.8N was grown on p-type layers by metal-organic chemical vapor deposition. Samples were then cut into squares after annealing and contact electrodes using In balls were put at the corners of the squares. Good linearity between all the electrodes was confirmed inI–V curves during Hall measurements even with In metal. Serval samples taken from the same wafer showed small standard deviation of ~ 4% for resistivity, Hall mobility and hole concentration. The influence of contact layer on the electrical characteristics of bulk p-type layers was then investigated by step etching technique using inductively coupled plasma etching and subsequent Hall-effect measurements. Identical values could be obtained consistently when a 28 nm non-conductive layer thickness at the surface was taken into account. Therefore, the procedures for evaluating the electrical properties of GaN-based p-type layers just using In balls proposed in this study are shown to be quick and useful as for the other conventional III–V materials.
GaN electrical properties ohmic contact Journal of Semiconductors
2023, 44(5): 052802
1 大连理工大学材料科学与工程学院，大连116024
2 大连理工大学，凝固控制与数字化制备技术重点实验室，大连116024
利用第一性原理计算方法研究了层间距和外部电场对graphene/WSSe范德瓦耳斯异质结的电子特性和界面接触的影响规律。由于范德瓦耳斯力作用，graphene和WSSe单层的电子特性可以被保留在graphene/WSSe异质结中。当形成graphene/WSSe异质结时，在石墨烯的狄拉克锥中可以发现小的带隙值(7 meV)。电荷转移产生的内建电场在有效阻碍光激发载流子复合中起着关键作用。与两个独立单层相比，graphene/WSSe异质结在可见光区域具有增强的光吸收，在光电子器件中展现出了潜在应用价值。此外，graphene/WSSe异质结在平衡层间距处显示出n型肖特基接触特性。层间距和外部电场都可以用来改变graphene/WSSe异质结的肖特基势垒高度和接触类型，并有效调节graphene狄拉克锥的位置。本文研究内容为graphene/WSSe异质结在纳米电子和光电子器件领域的应用提供理论依据。
二维材料 异质结 第一性原理计算 肖特基接触 欧姆接触 电子特性 外部电场 twodimensional material heterojunction firstprinciple calculation Schottky contact Ohmic contact electronic property external electric field
目前, n型GaAs欧姆接触电极的制备方法以蒸镀法为主, 然而该方法具有设备价格高、浪费电极材料的缺点。本文采用离子溅射法制备了n型GaAs的欧姆接触电极AuGeNi/Au, 通过优化制备过程, 可获得表面光滑平整、成分均匀无偏析的电极层。400 ℃氩气气氛下退火处理后, 电极与GaAs之间由肖特基接触变为欧姆接触, 极间电阻降为原来的1/20。退火温度在400~500 ℃时可得到很小的比接触电阻率(10-6 Ω·cm2), 有利于半导体器件工作稳定性的提高, 降低能耗。退火温度低于400 ℃或高于500 ℃后比接触电阻率都较大, 这分别与欧姆接触未形成以及Au-Ge合金的“球聚”有关。该制备方法和过程的优点为: 设备成本低、流程简便、节省电极材料, 具有良好的经济效益和实用价值, 适合科研实验室使用。
砷化镓 半导体 欧姆接触 金锗镍合金 电极材料 离子溅射 比接触电阻率 GaAs semiconductor ohmic contact AuGeNi alloy electrode material ion sputtering contact resistivity
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
研究了金属Cr作为扩散阻挡层的GaAs欧姆接触技术，设计了Au/Cr/AuGe/Ni和Ti/Cr/Au两种欧姆接触合金系统，并对Cr阻挡层厚度与退火条件进行了优化。研究结果表明：两种合金系统均可在380～480 ℃退火条件下形成欧姆接触，且Au/Cr/AuGe/Ni系统在420 ℃/60 s退火条件下的比接触电阻率为2.63×10－6 Ω·cm2，相较于在相同基底上镀制的Au/Ni/AuGe/Ni合金系统比接触电阻率的最低值1.54×10－5 Ω·cm2降低了近一个数量级，且具有更好的表面形貌；Ti/Cr/Au系统在440 ℃/60 s退火条件下的比接触电阻率为6.99×10－7 Ω·cm2，且在420～460 ℃相对较宽的温度范围内均可获得低的比接触电阻率。
材料 半导体器件 欧姆接触 扩散阻挡层 合金化 比接触电阻率 中国激光
2022, 49(11): 1103001
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米器件与相关材料研究部， 江苏 苏州 215123
2 上海科技大学 物质科学与技术学院， 上海 201210
3 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米真空互联实验平台， 江苏 苏州 215123
近几年，Ⅲ-Ⅴ族半导体GaN由于其宽直接带隙，在高温、高功率器件方面得到了广泛研究。但是，目前GaN器件的性能依然受到了p型欧姆接触性能不良的限制，在长期使用过程或高温环境中激光器等器件性能退化严重。因此，获得性能优异的p-GaN接触仍然是一个巨大的挑战。虽然Pd基的金属体系已然在p-GaN获得了欧姆接触，但是Pd与GaN接触之后的微观结构及其高温特性尚不为人知。本文针对常用于p型GaN接触的第一层金属Pd材料，讨论了Pd/p-GaN接触界面的特性和退化机制。通过四探针测试仪、X射线光电子能谱(XPS)和原子力显微镜(AFM)实验测试和分析对比，发现Pd/p-GaN界面受到氧气和温度影响的退化过程。高温退火在界面处促成Ga-Pd合金相生成利于形成良好的接触，但是在有氧参与的情况下，金属的氧化反应超越其他因素成为主导，致使界面和性能发生明显的退化。温度越高退化越严重，甚至表面形貌状态完全改变，由平滑的原子台阶形貌转化呈现出树枝状晶粒状态。因此，保持Pd与p-GaN界面清洁、控制界面的氧成分不仅是形成合金态获得良好接触的关键，而且也关系着器件的长期稳定和可靠，是防止器件性能衰减和退化要害所在。
p型GaN 欧姆接触 界面 p-GaN Ohmic contact XPS XPS interface
介绍了GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器(Quantum Well Infrared Photodetector, QWIP)的低电阻欧姆接触研究情况。结合热处理工艺, 通过测试I--V特性对Ni/AuGe/Au金属体系的不同搭配进行了实验, 确定了适合n+GaAs/AlGaAs的电极体系, 并对沉积金属后的热处理条件进行了初步研究。在400 ℃、氮气氛围、60 s的条件下, 采用传输线模型计算后, 在n+GaAs（1×1018 cm-3）上取得了比接触电阻为3.07×10-5 Ω·cm2的实验结果。
量子阱红外探测器 热处理 欧姆接触 GaAs/AlGaAs GaAs/AlGaAs QWIP thermal treatment ohmic contact
