Formation of Ultra-High-Resistance Au/Ti/p-GaN Junctions and the Applications in AlGaN/GaN HEMTs
本文发现 Au/Ti/p-GaN 结在特定退火条件下电阻可提升数个数量级，源于 Mg 失活，并将其用于 p-GaN 栅极 AlGaN/GaN HEMT，使栅极击穿电压从 9.9 V 提升至 13.8 V，且对阈值电压和亚阈值斜率影响极小。
2021-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Transferrable AlGaN/GaN HEMTs to Arbitrary Substrates via a Two-dimensional Boron Nitride Release Layer
将高性能薄膜器件机械转移到任意衬底上代表了改善器件性能、探索非传统制造方法以及为柔软、保形和柔性电子器件铺平道路的令人兴奋的机会。使用二维（2D）氮化硼（BN）释放层，我们证明了AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）的任意衬底通过直接范德华（VDW）键合和聚合物粘合剂夹层的转移。没有观察到由于转移过程导致的器件退化，并且当直接结合到碳化硅（SiC）晶片时，相对于起始晶片，观察到器件温度的显著降低（在600 mW下从327 °C降低到132 °C）。随着使用的苯并环丁烯（BCB）粘合夹层，设备很容易转移和Kapton和陶瓷薄膜的特点，代表了一个令人兴奋的机会，集成到任意基板。在降低该聚合物粘合剂层厚度后，转移到BCB/SiC衬底上的AlGaN/GAN HEMT在高达600 mW的功率下操作期间产生与原生长晶片相当的峰值温度，这表明通过优化层间特性（例如厚度和热导率），聚合物层上的可转移器件仍然可以提高性能输出。
2020-02-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dielectric Engineering of HfO2 Gate Stacks Towards Normally-ON and Normally-OFF GaN HEMTs on Silicon
我们报告的HfO 2栅介质的界面电子特性，与GAN对常关凹陷HEMT架构和AlGaN势垒的常开AlGaN/GAN MISHEMT的GAN器件平台上的Si。HfO 2/GAN的导带偏移量为1.9 eV，并且具有非常低的固定体电荷和界面电荷密度。HfO 2/GAN MOSCAP的电导测量揭示了一个界面陷阱态连续体，其密度为9.37 × 1012 eV-1cm-2，中心位于EC以下0.48 eV。正向和反向电流密度分别由Fowler-Nordheim隧穿和Poole-Frenkel发射决定。常通型HfO 2/AlGaN/GAN MISHEMT的阈值电压漂移可以忽略不计，3 μm栅长器件的跨导为110 mS/mm，在100 V的VD下，三端关断状态栅极漏电流为20 nA/mm。动态电容色散测量显示AlGaN/GAN界面处的两个峰值对应于慢界面陷阱和快界面陷阱，峰值Dit为5.5 × 1013 eV-1cm-1。2和1.5 × 1013 eV-1cm-2。HfO 2/AlGaN界面在低于EC 0.45 eV处显示出4.4 × 10 ~（13）eV ~（-1）cm ~（-2）的Dit峰。
2017-08-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of Residual Carbon Impurities and Gallium Vacancies on Trapping Effects in AlGaN/GaN MIS-HEMTs
研究了残留C杂质和Ga空位对AlN/AlGaN/GAN金属绝缘体半导体高电子迁移率晶体管动态不稳定性的影响。二次离子质谱，正电子湮没光谱，稳态和时间分辨的光致发光（PL）的测量已与电气特性和电流瞬态分析。研究了黄光发光与C-和Ga空位浓度的相关性。时间分辨PL表明C $_{\mathrm{N}}$ O $_{\mathrm{N}}$复合物是YL的主要来源，而Ga空位或与C的相关复合物似乎不起主要作用。器件的动态性能被发现是显着依赖于靠近晶体管的沟道的C浓度。此外，YL的幅度被发现是在协议的阈值电压漂移和导通电阻退化。GAN缓冲层的陷阱分析表明，所有样品的表观活化能为$\sim$ 0.8 eV，指出一个共同的主导捕获过程，生长参数只影响陷阱中心的密度。据推断，捕获过程很可能是直接相关的C为基础的缺陷。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ohmic Contact Formation Between Metal and AlGaN/GaN Heterostructure via Graphene Insertion
提出了一种在AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管（HEMT）中利用Cr/Graphene层形成二维电子气欧姆接触的简单方法。在77至300 K范围内观察到的欧姆接触的弱温度依赖性排除了电子发射或陷阱辅助跳跃作为可能的载流子传输机制。这表明Cr/石墨烯组合的作用类似于与AlGaN/GAN异质结构接触的掺杂的n型半导体，并且促进载流子沿着通过AlGaN层的交替贫Al路径传输。石墨烯的这种新用途提供了一种简单可靠的方法，用于制作AlGaN/GAN异质结构的欧姆接触，避免了涉及高温的复杂额外处理步骤。这些结果可能对未来AlGaN/GaN基微电子和光电子器件/传感器的制造和制造具有重要意义。
2013-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the Gate Breakdown Mechanisms in p-GaN Gate HEMTs by Multiple-gate-sweep Measurements
本文采用一种新的基于多栅扫描的方法研究了p-GaN栅AlGaN/GAN HEMT的栅击穿机理。首次在同一器件中分别观察和识别了三种不同的击穿机制：金属/p-GaN结击穿、p-GaN/AlGaN/GAN结击穿和钝化相关击穿。该方法是确定击穿机理的有效方法。通过扫描电子显微镜（SEM）进一步证实了不同的BD机制。最后，测量和比较了三种BD机制的温度依赖性。该分析方法也用于具有不同钝化材料的器件，并显示其适用性。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multilayer Pt/Al Based Ohmic contacts for AlGaN/GaN Heterostructures Stable up to 600oC Ambient Air
本文提出了一种基于Pt/Al多层堆叠的AlGaN/GAN异质结欧姆接触金属化技术。制造CTLM结构以评估所提出的金属化的电性能。在600 ℃的空气中连续老化100小时以上后，所制造的电池堆显示出优异的稳定性。所制备的样品在老化后的测量I-V特性显示出良好的线性。Pt/Al基金属化在极端环境条件下的未来器件和传感器应用中显示出巨大的潜力。
2015-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Density-Dependent Electron Transport and Precise Modeling of GaN HEMTs
本文报道了AlGaN/GAN高电子迁移率晶体管中电子输运的二维面电荷密度依赖性的直接测量。脉冲IV测量表明，电子速度随着面电荷密度的降低而增加，在7.8 x 10^11 cm-2的低面电荷密度下，饱和速度为1.9 x 10^7 cm/s。还提出了一种新的基于光学声子发射的GAN电子速度模型。它容纳了受激LO声子发射，该发射通过强的电子-声子相互作用和GAN中长的LO声子寿命来钳制电子速度。与实测的密度依赖饱和速度的比较表明，它捕捉的依赖性相当好。最后，将实验结果应用于TCAD器件模拟器中，预测了已报道的GAN HEMT的直流特性和小信号特性。模拟和报告的实验结果之间的良好一致性验证了本报告中提出的测量，并建立了准确的GAN HEMT模型。
2015-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding branch-point energies and band offsets for cubic InN, GaN, AlN and AlGaN alloys
从经验紧束缚能带结构出发，计算了InN、GAN和AlN的锌掺杂相的分支点（BP）能量和由此产生的价带偏移（VBO）.此外，GAN和AlN的BPs的方向依赖性进行了讨论，使用Tersoff的格林函数方法。然后，我们将展示如何获得的BPs的二元半导体合金内的带对角表示的相干势近似（CPA），并将此方法应用到立方AlGaN合金。由此产生的频带偏移显示出良好的协议，从文献中获得的实验和理论数据。我们的研究结果可以用来确定在等价的异质结构，涉及纯立方III族氮化物或AlGaN合金的任意浓度的能带排列。
2013-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence from surface GaN/AlGaN quantum wells: Effect of the surface states
我们报告的光致发光（PL）测量在85 K的GAN/AlGaN表面量子阱（SQW的）的宽度在1.51-2.9 nm的范围内。PL光谱显示出随着SQW宽度的减小而红移，与通常观察到的相同宽度的常规GAN QW的蓝移相反。这种效应归因于量子阱受限激子态与表面受主的强耦合。因此，PL起源于表面受体结合激子的复合。确定了两种类型的受体。
2010-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Record negative photoconductivity in N-polar AlGaN/GaN quantum-well heterostructures
本研究发现将GaN/AlN超晶格背势垒引入N极性AlGaN/GaN量子阱异质结构可诱导从正光电导向负光电导转变，其光电导产率超85%且在高温下稳定，为开发光电逻辑门等器件提供新途径。
2025-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Trap Dynamics and Conductivity Changes in AlGaN/GaN Heterostructures Under Ultrasonic Loading
V. E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院 V.E. 拉什卡廖夫半导体物理研究所）；Taras Shevchenko National University（塔拉斯·舍甫琴科国立大学）
该研究探究超声加载对AlGaN/GaN异质结构陷阱动力学与电导率的影响，发现其可通过驱动DX中心重排调制缺陷态，为提升GaN基器件可靠性提供新途径。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Phonon modes and topological phonon properties in (GaN)x/(AlN)x and (AlGaN)x/(GaN)x superlattices
本研究基于第一性原理探究六种GaN基超晶格的声子模式与拓扑声子特性，发现其中普遍存在陈数为±1的Weyl声子，且其在大应变下仍能稳定存在，为GaN器件热管理提供了理论支撑。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Lateral Confinement of Electrons in Vicinal N-polar AlGaN/GaN Heterostructure
我们研究了邻位N极性AlGaN/GAN异质结构中的取向相关输运。我们观察到显着的各向异性的电流携带的电荷平行和垂直的错切方向。基于门控TLM和霍尔测量，对电荷各向异性进行了定量估计。静电限制的一维通道的形成被假设来解释电荷各向异性。通过建立数学模型，验证了分布在错位结构上的极化电荷在相邻基片上产生横向一维约束的可能性。观察到的这种极化工程静电约束除了为可制造的一维器件提供模板之外，还有望用于低维物理和器件的新研究。
2010-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal transport in GaN/AlN HEMTs on 4H-SiC: Role of layer thickness and hetero-interfaces
研究了4H-SiC衬底上GaN/AlN HEMT结构的热输运，通过TTR测量发现热导率具厚度依赖性且TBR随温度升高而降低并饱和，模拟表明TBR在薄沟道器件中起关键作用，更厚沟道与缓冲层利于散热。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Threshold voltage instability by charge trapping effects in the gate region of p-GaN HEMTs
在这项工作中，常关型p-GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的阈值电压不稳定性进行了研究，通过监测在器件导通状态的栅极电流密度。应力下的栅电流变化的起源已被归因于在金属/p-GaN/AlGaN/GAN系统中的不同界面处发生的电荷捕获。特别地，取决于应力偏置水平，电子（VG <6V）或空穴（VG > 6V）被捕获，分别引起正或负阈值电压偏移（DVTH）。通过监测不同温度下的栅极电流变化，可以确定与电子和空穴捕获相关联的激活能，并将其与氮（电子陷阱）或镓（空穴陷阱）空位的存在相关联。此外，电学测量表明，在长时间偏置应力下会产生新的电子陷阱，这与跨栅极堆叠的不同界面（p-GaN/AlGaN/GAN）延伸的晶体位错状缺陷的产生有关。
2023-02-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effects of the built-in electric field on free and bound excitons in a polar GaN/AlGaN/GaN based heterostructure
该研究通过低温发光光谱和多种实验方法，探究了内建电场对GaN/AlGaN/GaN异质结构中激子行为的影响，发现电场缩短激子寿命，屏蔽后恢复体寿命，并估算了Mott密度。
2025-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Significant Phonon Drag Enables High Power Factor in the AlGaN/GaN Two-Dimensional Electron Gas
在典型的热电能量采集器和传感器中，塞贝克效应是由电子或空穴在温度梯度中的扩散引起的。然而，由于载流子和晶格声子之间的动量交换，塞贝克效应也可以具有声子拖曳分量，这更难以量化。在这里，我们提出了第一次研究的AlGaN/GAN二维电子气（2DEG）中的声子拖曳。我们发现声子拖曳对厚度为100 nm的GaN器件的热电行为没有显著的影响，但是当厚度增加到1.2 $μ$ m时，300 K（50 K）的Seebeck系数的32%（88%）可以归因于拖曳分量.反过来，声子拖曳使较厚的GAN膜中具有最先进的热电功率因子，在50 K时高达~40 mW m $^{-1}$ K $^{-2}$。通过测量这些AlGaN/GAN薄膜的热导率，我们表明，声子阻力的大小可以增加，即使当热导率降低。热导率和塞贝克系数的解耦可以使基于2DEG的器件在热电功率转换方面取得重要进展。
2019-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Significant impact of Al1-xGaxN interlayer on GaN/AlN thermal boundary conductance
Department of Mechanical Engineering, University of Utah（犹他大学机械工程系）
本研究通过第一性原理计算发现，AlGaN中间层显著降低GaN/AlN界面热边界导热性，且S型Al组成过渡可提升导热性。
2026-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Experimental demonstration of a Two-Dimensional Hole Gas (2DHG) in a GaN/AlGaN/GaN based heterostructure by optical spectroscopy
本文结合多种光谱学技术与数值模拟，首次在具有微米级 AlGaN 层的 GaN/AlGaN/GaN 异质结构中光学演示了二维空穴气的存在，并揭示了其光致发光复合机制。
2023-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Unipolar Vertical Transport in GaN/AlGaN/GaN Heterostructures
在这封信中，我们报告单极垂直输运特性的c面GAN/AlGaN/GAN异质结构。发现具有随机合金势垒的异质结中的垂直电流与位错密度和异质结势垒高度无关，并且显著高于理论估计。由于在三元AlGaN中的随机合金波动的基于渗滤的传输被建议为主导的传输机制，并通过实验证实，非随机或数字AlGaN合金和极化工程二元GAN势垒可以消除渗滤传输和减少泄漏显着。垂直传输的理解和有效的控制方法，在这里提出将极大地影响III族氮化物单极垂直器件。
2013-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Acoustic phonon scattering in a low density, high mobility AlGaN/GaN field effect transistor
我们报告了在可变密度AlGaN/GAN场效应晶体管中二维电子气的迁移率$μ$的温度依赖性，载流子密度范围从0.4 $\times10^{12}$ cm $^{-2}$到3.0 $\times10^{12}$ cm $^{-2}$，峰值迁移率为80，在20 K和50 K之间，我们观察到线性依赖性$^{2}$ T，表明声学声子散射主导迁移率的温度依赖性，其中$α$是减小的2D电子密度的单调递增函数。这种行为与简并电子气中散射的预测相反，但与考虑热加宽和电子屏蔽的温度依赖性的计算一致。我们的数据表明形变势D = 12-15 eV。
2005-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Gate Leakage Suppression and Breakdown Voltage Enhancement in p-GaN HEMTs using Metal/Graphene Gates
在这项工作中，单层本征和氟化石墨烯被研究作为常关型p-GaN栅极HEMT中的栅极插入层，其围绕栅极的底部形成底部的Ti/graphene/p-GaN和两侧的Ti/graphene/ SiNx。与没有石墨烯的Au/Ti/p-GaN HEMT相比，石墨烯的插入可以将ION/IOFF比提高50倍，将VTH提高0.30 V，并且将关态栅极泄漏降低50倍。此外，这种新型的栅极结构具有更好的热稳定性。在350 °C下热退火后，栅极击穿电压保持在12.1 V，这是肖特基栅极p-GaN HEMT的首次报道。这被认为是肖特基势垒高度增加0.24eV以及Ti/石墨烯/p-GaN和Ti/石墨烯/SiNx界面的更好质量的结果。这种方法在改善常关GAN HEMT的Ion/Iff比和栅极BV方面非常有效。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Oxygen-based digital etching of AlGaN/GaN structures with AlN as etch-stop layers
研究了基于O2等离子体的GAN基Al0.25Ga0.75N数字刻蚀技术。在40 W射频偏压功率和40 sccm氧气流量下，Al 0.25 Ga 0.75 N的刻蚀深度为5.7 nm/循环。在3个循环中，0.8nm的AlN间隔层充当蚀刻停止层。在7次数字蚀刻循环后，表面粗糙度改善至0.33nm。与仅干蚀刻的方法相比，该技术造成的损伤更小。它被证明是有效的，在精确地控制所需的凹陷AlGaN HEMT的AlGaN蚀刻深度。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Improved Gate Reliability of p-GaN Gate HEMTs by Gate Doping Engineering
提出了一种新型的p型GaN栅HEMT结构，通过MOCVD掺杂技术降低了肖特基界面附近的空穴浓度，降低了栅上的电场。通过采用额外的非故意掺杂的GAN层，栅极漏电流被抑制，并且栅极击穿电压从10.6 V提升到14.6 V，对阈值电压和导通电阻的影响可以忽略不计。随时间变化的栅极击穿测量显示，最大栅极驱动电压从6.2增加到10.6 V的10年寿命与1%的栅极故障率。该方法有效地扩展了p-GaN栅极HEMT的工作电压裕度，而无需任何其他额外的工艺步骤。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The inherently absent 2-dimensional electron gas in ultra-pure GaN/AlGaN heterostructures
氮化镓（GAN）由于其3.4eV的大直接带隙而成为节能照明和电子应用的基本半导体材料。目前的GAN/AlGaN异质结构似乎具有固有存在的高度移动的二维电子气（2DEG），这导致常导通晶体管特性。在这里，我们报告的超纯GAN/AlGaN层堆叠生长的分子束外延，其中这样的2DEG是不存在的，在300 K的黑暗中，以前没有证明的属性。然而，用紫外光照射在GAN/AlGaN界面处产生2DEG，并且异质结构变得导电。在低于150 K的温度下，这种光电导性是持久的，2D通道密度对光激发功率的依赖性不明显。GAN/AlGaN层堆叠中低于10 $^{17}$ cm $^{-3}$的残余施主杂质浓度是我们观察的一个必要条件。制造的晶体管表明，这些特性使未来一代的常关型以及光敏GaN基器件的概念。
2018-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Increasing the mobility and power-electronics figure of merit of AlGaN with atomically thin AlN/GaN digital-alloy superlattices
本研究针对无规AlGaN合金散射导致迁移率和电力电子品质因数低、高Al组分下掺杂与集成困难的问题，通过第一性原理计算证明单原子层周期的AlN/GaN数字合金超晶格在多种超宽禁带材料中修正Baliga品质因数最高。
2022-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Illumination and annealing characteristics of two-dimensional electron gas systems in metal-organic vapor-phase epitaxy grown AlGaN/AlN/GaN heterostructures
研究了两种不同Al组分（x=0.15和x=0.25）的AlGaN/AlN/GAN异质结的持续光电导（PPC）效应。利用Shubnikov-de Haas和Hall测量方法研究了AlN/GAN异质界面处形成的二维电子气。利用光学照射，我们能够将Al 0.15 Ga 0.85 N/AlN/GAN样品的载流子密度从1.6 × 10 ^{12} cm^{-2}增加到5.9 × 10 ^{12} cm^{-2}，同时在T = 1.6 K时电子迁移率从9540 cm 2/Vs增加到21400 cm 2/Vs。在这两个样品中的持续光电流表现出强烈的依赖于照明波长，是最高的接近带隙和降低在较长的波长。PPC效应对于长于530 nm的照明波长变得相当弱，并且在光谱的红外区域（>700 nm）中显示出具有初始负光电导的更复杂的响应。Al0.25Ga0.75N/AlN/GAN和Al0.15Ga0.85N/AlN/GAN样品在390 nm照射下的最大PPC效率分别为0.011%和0.005%。在光照后，可以通过退火样品来降低载流子密度。在20-280 K温度范围内研究了PPC效应的退火特性。我们发现，在280 K退火是不足以完全恢复的载流子密度。事实上，即使在室温下，PPC效应也发生在这些样品中。比较两种样品的测量结果，Al0.25Ga0.75N/AlN/GAN样品具有较大的光照响应，并显示出较小的恢复与…
2006-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the epitaxial Si$_3$N$_4$ crystalline cap on AlGaN/GaN via evolutionary structure search
Shandong Institute of Advanced Technology（山东高等技术研究院）；Shandong University（山东大学）；Macao Polytechnic University（澳门理工学院）
通过进化结构搜索发现Lam-Si$_3$N$_4$结构在AlGaN/GaN界面处更稳定，具有更宽的带隙和更好的结构匹配，从而提升器件封装性能。
2025-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy of GaN/AlGaN quantum wells on bulk GaN substrate in the step-flow or step meandering regime: influence on indirect exciton diffusion
本文在块体 GaN 衬底上通过分子束外延生长 GaN/AlxGa1-xN 量子阱，通过优化生长温度等条件最小化光致发光峰展宽，利用微光致发光装置测量间接激子扩散，提取扩散常数并确定了研究间接激子液体量子集体效应的最佳生长条件。
2023-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Control of Extraordinary Optical Transmission in Resonant Terahertz Gratings via Lateral Depletion in an AlGaN-GaN Heterostructure
The University of Utah（犹他大学）；University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
通过AlGaN-GaN异质结横向耗尽调控电荷密度，实现对超常光学传输的控制，揭示了载流子动态与共振电磁现象的直接相互作用。
2026-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Topological effects of phonons in GaN and AlxGa1-xN: A potential perspective for tuning phonon transport
半导体纳米结构中热输运的调节对于信息和电力电子的热管理具有重要意义。拓扑声子表面态具有优良的输运特性，如弹道输运、对点缺陷和无序的免疫性以及禁戒背散射等，在解决这一问题方面显示出巨大的潜力。在这里，拓扑声子分析六方纤锌矿GAN进行检查声子的拓扑特性。和相同家族的其它氮化物，即，AlN和AlGaN合金，也从拓扑声子相变的角度进行了计算。借助第一性原理计算和拓扑声子理论，我们研究了所有这些材料的Weyl声子态，即无背散射的表面态。结果表明，GAN中不存在非平凡的拓扑声子态。然而，通过引入Al原子，即，在纤锌矿型AlN和AlGaN中，发现了不止一个Weyl声子点，这一点被明显的拓扑特征所证实，包括非零整数拓扑电荷、Berry曲率分布中的源/汇、表面局域态密度和表面弧。由于AlN和AlGaN是AlGaN/GAN异质结电子器件中的典型材料，它们中拓扑声子态的存在将通过促进无背散射的单向界面声子输运的设计而有利于热管理。
2021-01-10 cond-mat.mtrl-sci
Alloy inhomogeneity and carrier localization in AlGaN sections and AlGaN/AlN nanodisks in nanowires with 240-350 nm emission
纳米线中Al（Ga）N/GAN界面的Al-Ga混合和AlxGa 1-xN/AlN纳米盘（ND）中的化学不均匀性归因于应变弛豫过程。通过最小化结构中的弹性能量计算的三维应变分布支持这种解释。合金的不均匀性随着Al含量的增加而增加，导致其光学特性中的增强的载流子局域化特征，即发射的红移、S形温度依赖性和线宽加宽。尽管存在这些合金波动，AlGaN/AlN ND的发射能量可以在240-350 nm范围内调谐，内部量子效率约为30%。
2014-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Nonpolar m-plane GaN/AlGaN heterostructures with intersubband transitions in the 5 to 10 THz band
本文评估了沉积在自支撑半绝缘GAN衬底上的非极性m面GAN/AlGaN多量子阱在1到10 THz频率范围内的子带间跃迁。量子阱被设计成包含两个受限的电子能级，与相邻的阱解耦。结构分析揭示了平面和规则的量子阱在两个垂直的面内方向，与高分辨率图像显示沿生长轴的障碍中的Al组合物的不均匀性。我们没有观察到外延工艺引入的扩展结构缺陷。低温子带间吸收从1.5至9太赫兹的演示，覆盖部分的7至10太赫兹波段禁止GaAs为基础的技术。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak antilocalization and zero-field electron spin splitting in AlGaN/AlN/GaN heterostructures with a polarization induced two-dimensional electron gas
在AlGaN/AlN/GAN二维电子系统中，载流子密度由持续光电导效应控制，利用量子干涉对电导的修正，研究了自旋轨道耦合.所有研究的样品表现出弱的反局域化功能与自旋轨道场约1.8 mT。从弱反定域测量中提取的零场电子自旋分裂能与费米波矢成线性关系，有效线性自旋轨道耦合参数为5.5 × 10 ^{-13} eV·m。从我们的测量中提取的自旋轨道时间在本实验的载流子密度范围内从0.74到8.24 ps变化。
2006-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Effects on Heterojunction Electron Gases in GaN/AlGaN Core/Shell Nanowires
对GAN/AlGaN核壳结构的六边形和三角形截面纳米线异质结电子气的电子性质进行了理论研究。我们发现，在纳米尺度下，非极性六方晶系在六角处呈现出简并的准一维电子气，在较低的掺杂下过渡到以核为中心的电子气。相比之下，极性三角形核/壳纳米线的极性面或一个单一的准一维电子气的极性面相对的角落，取决于终止的极性面上的非简并电子气。更一般地说，我们的研究结果表明，在封闭的纳米系统中的电子气体是定性的不同，从他们的散装同行。
2011-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A 5.7 THz GaN/AlGaN quantum cascade detector based on polar step quantum wells
我们报告的GAN/AlGaN量子级联探测器工作在太赫兹光谱范围。该器件通过金属有机化学气相沉积在c-蓝宝石衬底上生长，并依赖于极性GAN/AlGaN台阶量子阱。有源区厚度在微米范围内。结构、电学和光学研究证明了合成氮化物材料的高结构质量。该探测器在10 μ m周期光栅表面法向辐照下，在10 K温度下，光电流峰值为5.7 THz（23.6 meV），响应度为0.1 mA/W。光电流持续到20 K。
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Rashba field in GaN
根据X波段微波共振实验结果，讨论了GaN体GAN和GAN/AlGaN二维电子气中的Rashba场问题。我们指出，在大的差异之间的自旋轨道耦合体材料和异质结构。我们观察到耦合的等离子体回旋共振从二维电子气，但没有自旋共振，与大的零场自旋分裂由于Rashba场在文献中报道的一致。相比之下，GAN有效质量施主的g因子的小的各向异性表明体材料中相当弱的Rashba自旋轨道耦合，不超过400 Gauss，alpha_BIA < 4*10^-13 eVcm。此外，我们观察到一种新的电子自旋共振在GAN，我们归因于表面电子积累层。我们的结论是相当大的Rashba场在GAN/AlGaN异质结构起源于界面的属性。
2010-12-22 cond-mat.mtrl-sci
GaN/AlGaN 2DEGs in the quantum regime: Magneto-transport and photoluminescence to 60 tesla
利用高达60 T的强磁场，对分子束外延生长的GAN/AlGaN异质结中二维电子气（2DEG）的磁输运和光致发光（PL）进行了研究.传输测量表明，量子极限可以被超过（朗道能级填充因子$ν< 1$），并显示$ν=2/3$分数量子霍尔态的证据。同时进行的光学和传输测量揭示了整数量子霍尔制度的PL强度和纵向电阻率的同步量子振荡。PL光谱直接揭示了在2DEG中占据的朗道能级的分散，从而揭示了电子质量。这些结果表明，高（脉冲）磁场的高密度2DEG量子现象的详细测量的实用程序。
2020-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High power Figure-of-Merit, 10.6-kV AlGaN/GaN lateral Schottky barrier diode with single channel and sub-100-μm anode-to-cathode spacing
GaN基横向肖特基二极管（SBD）由于其高的电子迁移率和大的临界击穿电场而在大功率应用中引起了极大的关注。然而，目前SBD的击穿电压（BV）远未利用GAN的材料优势，限制了将GAN用于超高电压（UHV）应用的期望。那么，GaN基材料的优异性能能否在超高真空领域得到实际应用，就成为一个黄金问题。在这里，我们展示了蓝宝石上的UHV AlGaN/GAN SBD，BV为10.6 kV，比导通电阻为25.8 mΩ. cm 2，功率因数超过3.8 GW/cm 2。这些器件采用单通道设计，阳极-阴极间距为85 μm，无需额外的电场管理，显示了其在特高压电力电子领域的巨大应用潜力。
2021-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning Electrical and Thermal Transport in AlGaN/GaN Heterostructures via Buffer Layer Engineering
在过去十年中，基于氮化镓（GAN）的宽带隙III-V材料系统的进展已经成为实现高功率和高频电子器件的主要驱动力。由于AlGaN/GAN界面处的高导电性二维电子气（2DEG）基于内置极化场（非掺杂）并且被限制在非常小的厚度，因此其载流子与其掺杂对应物相比表现出高得多的迁移率。在这项研究中，我们表明，这种异质结构的材料还提供了独特的能力，操纵电输运分开从热输运通过检查全悬浮AlGaN/GAN隔膜的不同GAN缓冲层厚度。值得注意的是，我们表明，$100$纳米薄GAN层可以大大阻碍热流而不电输运退化，并且在基于2DEG的异质结构中观察到热电优值（$\it zT$）的显著改善（~ $4$ x）。我们还观察到最先进的热电功率因子（$4-7\times$ $10^{-3}$ $\,Wm^{-1}K^{-2}$）在室温下）在该材料系统的2DEG。这种显着的调谐行为和热电增强，阐述了在这里第一次在基于极化的异质结构，是实现的，因为电子是在异质结构的界面，而声子的材料系统内。这些结果突出了在III-V族材料中使用2DEG用于片上热传感和能量收集的潜力。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
AlGaN/GaN asymmetric graded-index separate confinement heterostructures designed for electron-beam pumped UV lasers
我们提出了一个未掺杂的AlGaN/GAN分别限制异质结设计为电子束泵浦的紫外激光器的研究。讨论了自发极化和压电极化对载流子扩散的影响，并将阴极发光的结果与电子模拟的能带结构和电子轨迹的Monte Carlo计算结果进行了比较。使用非对称渐变折射率单独限制异质结构（GRINSCH）显著改善了载流子收集。梯度层避免了异质结构中极化差异引起的势垒，并用作应变过渡缓冲区，其降低了有源区的镶嵌性和自发发射的线宽。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Reduction of the lasing threshold in optically pumped AlGaN/GaN lasers with two-step etched facets
我们报道了一个两步工艺，以获得光滑和垂直的{10-10} m面的AlGaN/GAN分别限制异质结设计用于制造紫外激光器发射在355 nm。该工艺包括通过RIE-ICP的干法蚀刻与使用KOH基溶液的晶体学选择性湿法蚀刻工艺相结合。AlGaN结构的不同晶面之间的湿法蚀刻速率的各向异性允许制造平坦且平行的刻面，而不会使多层系综退化。的激光器的光学性能显示一个重大的改善时，使用两个步骤的过程中的定义的腔，在通过机械劈裂制造的腔相比，在光泵浦下的激射阈值被降低到几乎一半。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal spreading resistance of GaN HEMTs with heat source heating studied by hybrid Monte Carlo-diffusion simulations
热扩散阻力的准确评估对于电子器件的热管理具有重要意义，特别是当全面考虑从纳米尺度热源到宏观尺度热沉的热传导过程时。现有的模拟方法要么基于对流傅立叶定律，要么局限于小系统尺寸，难以准确有效地研究跨尺度传热。本文采用声子蒙特卡罗-扩散混合方法，通过划分计算区域，将声子蒙特卡罗（MC）方法与傅立叶定律耦合起来，分析了弹道扩散区的热扩散阻力。与声子MC模拟相比，混合方法的结温具有相同的精度，而时间开销最多可减少2个数量级。此外，模拟结果表明，加热方案对声子输运有显著的影响。热源（HS）方案的热阻可能大于热流（HF）方案的热阻，这与傅立叶定律的预测相反。在HS方案中，增强的声子边界散射抵消了热源的加宽，导致随着热源厚度的减小而产生更强的弹道效应。一维热阻模型验证了该结论。这项工作为电子设备中跨尺度热传递的快速和广泛的热建模提供了机会，并突出了加热方案的影响。
2022-02-24 cond-mat.mtrl-sci
A Lateral AlGaN/GaN Schottky Barrier Diode with 0.36 V Turn-on Voltage and 10 kV Breakdown Voltage by Using Double Barrier Anode Structure
在这封信中，我们展示了一个蓝宝石衬底上的横向AlGaN/GAN肖特基势垒二极管（SBD）具有低导通电压（Von）和高击穿电压（VBK）。采用铂钽混合物构成的双势垒阳极（DBA）结构，SBD的V_（on）可低至0.36 V，漏电流为2.5E-6 A/mm。在蓝宝石衬底上的高质量掺碳GAN缓冲层的支撑下，VBK可达10 kV以上，阳极-阴极间距为85 μm。结合VBK和25.1 mΩ. cm ^2的比导通电阻（Ron，sp），SBD的功率优值可达4.0 GW/cm ^2，在超高压电子学中显示出巨大的应用潜力。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultraviolet Photodetectors based on GaN and AlGaN/AlN Nanowire Ensembles: Effects of Planarization with Hydrogen Silsesquioxane and Nanowire Architecture
研究 HSQ 包封平坦化的 GaN 与 AlGaN/AlN 纳米线紫外光电探测器，揭示其钝化、应变和偏压可调光谱响应机制，并验证器件保持单纳米线级选择性且无持续光电流。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Decoupling of epitaxy related trapping effects in AlGaN/GaN metal-insulator semiconductor high electron mobility transistors
研究了AlGaN/GAN金属-绝缘体半导体高电子迁移率晶体管动态不稳定性的外延因素解耦。三组不同的样品已被分析的阈值电压（V $_{\mathrm{th}}$移位）的动态不稳定性的装置。二次离子质谱，稳态光致发光（PL）的测量已与电气特性。器件的动态性能被发现是显着依赖于接近沟道的C浓度，以及沟道和更高的掺杂C区域之间的距离。此外，我们注意到，研究捕获的实验应避免在片载流子密度（N $_{\mathrm{s}}$）的大的变化。N $_{\mathrm{s}}$本身的这种变化对V $_{\mathrm{th}}$移位有显著影响。这种实验趋势也得到了基本模型和器件模拟的支持。最后，研究了黄光发光与带边比和V $_{\mathrm{th}}$位移的关系。只要基本层结构不改变，从稳态PL得到的YL/BE比被证明是一个有效的方法在预测的陷阱浓度的GAN沟道层。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
2.5-kV AlGaN/GaN Schottky Barrier Diode on Silicon Substrate with Recessed-anode Structure
在这封信中，我们展示了高性能的横向AlGaN/GAN肖特基势垒二极管（SBD）的硅衬底上的凹阳极结构。优化的快速蚀刻工艺提供了改善蚀刻质量的结果，阳极凹陷表面的粗糙度为0.26 nm。通过使用高功函数金属Pt作为肖特基电极，对于40个器件获得了0.023V的高均匀性和0.71V的低Von。在平坦阳极凹槽表面和相关场板设计的支持下，阳极-阴极间距为15 μ m的SBD器件的Ron，sp仅为1.53 mOhm.cm 2，击穿电压可达1592 V，高功率FOM（Figure-of-Merit）为1656 MW/cm 2。对于正负极间距为30 μ m的SBD器件，击穿电压高达2521 V，功率FOM为1244 MW/cm ~ 2。
2020-07-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unusually high-density 2D electron gases in N-polar AlGaN/GaN heterostructures with GaN/AlN superlattice back barriers grown on sapphire substrates
本研究在蓝宝石衬底 N 极性 AlGaN/GaN 异质结中引入 GaN/AlN 超晶格背势垒，实现 1.4×10^14 cm^-2 的超高二维电子气密度和 264 Ω/sq 的低方块电阻。
2025-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Epitaxial high-K AlBN barrier GaN HEMTs
在SiC衬底上外延生长AlBN/GaN异质结，利用极化诱导2DEG制备超薄势垒高电子迁移率晶体管，电流密度超0.25 A/mm，夹断电压-0.43 V，引入7% B将AlBN介电常数提升至16，展现超越现有GaN器件的潜力。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.SY
Effect of Ge-doping on the short-wave, mid- and far-infrared intersubband transitions in GaN/AlGaN heterostructures
本文评估了Ge掺杂对GAN/AlGaN多量子阱（QW）的结构和光学（带间和子带间（ISB））性质的影响，所述QW被设计成在短波、中红外和远红外范围（分别为SWIR、MIR和FIR）显示ISB吸收。标准的c-平面晶体取向被认为是在SWIR和MIR光谱区域吸收的井，而FIR结构沿非极性m-轴生长。在所有情况下，我们比较了具有相同设计和不同掺杂水平的Ge掺杂和Si掺杂样品的特性。Ge的使用似乎改善了高度晶格失配的GAN/AlN异质结构的镶嵌性。然而，当减少晶格失配时，镶嵌性由衬底决定，并且不显示对掺杂剂性质或浓度的任何依赖性。从光学的角度来看，通过增加掺杂浓度，我们观察到由于自由载流子对内部电场的屏蔽，极性样品的光致发光发生蓝移。另一方面，在ISB吸收中，当使用Ge作为高掺杂水平的掺杂剂时，无论考虑的光谱区域（即，不同的QW尺寸、势垒成分和晶体取向）如何，线宽都有系统的改善。
2019-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interplay of carrier density and mobility in Al-Rich (Al,Ga)N-Channel HEMTs: Impact on high-power device performance potential
本研究指出富Al的(Al,Ga)N沟道HEMT在室温及以上优于GaN器件，其卓越性能源于2DEG密度与电子迁移率的竞争效应，纠正了以往恒定2DEG密度的假设，为高功率器件设计提供指导。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
In-situ tunable giant electrical anisotropy in a grating gated AlGaN/GaN two-dimensional electron gas
本文提出通过光栅门控AlGaN/GaN二维电子气产生原位可调的巨电各向异性，利用正交电流方向下巨正、负磁阻的协同效应，为多端忆阻晶体管和仿生突触等新型器件提供基础。
2024-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of electron beam propagation on high-resolution quantitative chemical analysis of 1 nm-wide GaN/AlGaN quantum wells
本文结合原子尺度EDX实验与非弹性散射模拟，量化电子束传播对FIB制备GaN/AlGaN多层器件成分分析的影响，实现±0.25 at.%的原子尺度灵敏度。
2025-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
