Impurity reduction in lightly doped n-type gallium nitride layer grown via halogen-free vapor-phase epitaxy

杂质 分析化学(期刊) 兴奋剂 掺杂剂 外延 材料科学 二次离子质谱法 深能级瞬态光谱 氮化镓 光电子学 图层(电子) 化学 离子 纳米技术 有机化学 色谱法
作者
Taishi Kimura,Hiromi Shimazu,Keita Kataoka,Kenji Ito,Tadashi Narita,Akira Uedono,Yutaka Tokuda,Daiki Tanaka,Shugo Nitta,Hiroshi Amano,Daisuke Nakamura
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:124 (5)
标识
DOI:10.1063/5.0191774
摘要

The development of gallium nitride (GaN) vertical-type metal-oxide-semiconductor field-effect transistors and p–i–n diode devices has gathered increasing attention. These devices require an n-type drift layer with a low doping level of 1016 cm−3 or less, minimized point defects inhibiting electron conduction, and a layer approximately 10 μm thick. Therefore, a practical method with a growth rate of at least several tens of μm/h and impurity concentrations of less than 1015 cm−3, except for that of dopants, is necessary. Halogen-free vapor-phase epitaxy (HF-VPE) has a high growth rate suitable for fabricating thick drift layers and utilizes a simple reaction between Ga vapor and ammonia gas (without a corrosive halogen gas), resulting in lower impurity levels. Herein, we eliminated the quartz content from the high-temperature zone to reduce the excess unintentional Si doping and identified that the nitrile gloves used for the growth preparation are other impurity contamination sources. We obtained a lightly n-type ([Si]=∼1016 cm−3) GaN layer, in which C, O, B, Fe, Mg, Al, Ca, Cr, Zn, Ni, Mn, and Ti impurity contents were below the detection limits of secondary ion mass spectrometry. Deep-level transient spectroscopy revealed that electron traps at EC − 0.26 and at EC − 0.59 eV were 2.7 × 1013 and 5.2 × 1014 cm−3, respectively. Moreover, the Hall effect analysis showed the acceptor-type defect-compensating donor content as approximately 2.7 × 1015 cm−3, resulting in a high electron mobility of HF-VPE GaN in the 30–710 K temperature range. Furthermore, we identified the Ca impurity as a deep acceptor, another killer defect leading to mobility collapse.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
充电宝应助ssy采纳,获得10
刚刚
在水一方应助cocoa345采纳,获得10
1秒前
眯眯眼的灭绝完成签到,获得积分10
1秒前
无闻完成签到,获得积分20
1秒前
顺其自然完成签到,获得积分10
2秒前
隐形曼青应助小太阳采纳,获得10
3秒前
XuChaogang发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
爆米花应助木易采纳,获得10
4秒前
4秒前
朴实凝雁发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
清爽慕山发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
7秒前
史蒂夫完成签到,获得积分10
7秒前
快乐的怡完成签到,获得积分10
8秒前
zy_完成签到,获得积分10
8秒前
K11关闭了K11文献求助
10秒前
11213a发布了新的文献求助10
11秒前
zy_发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
change发布了新的文献求助10
12秒前
朴实凝雁完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
14秒前
AA完成签到,获得积分20
14秒前
文静的摩托完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
HYD电击小子完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
三十三发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
苹果发布了新的文献求助10
17秒前
Midori完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
树阴照水发布了新的文献求助10
19秒前
树阴照水发布了新的文献求助30
19秒前
19秒前
树阴照水发布了新的文献求助10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7320121
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8935850
关于积分的说明 18943365
捐赠科研通 6978760
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214465
关于科研通互助平台的介绍 2382360
邀请新用户注册赠送积分活动 2193548