ДОСЛІДЖЕННЯ ТРАНСПОРТНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕЛЕКТРОНІВ У НІТРИДАХ ІНДІЮ І ГАЛІЮ

Автор(и)

  • Tetiana Saurova Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0002-7600-8266
  • Elena Semenovskaya Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» http://orcid.org/0000-0003-2421-4903
  • Maksim Emelianov Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.20535/1970.60(2).2020.221422

Ключові слова:

нітрид індію, нітрид галію, розсіювання, дрейфова рухливість електронів, метод релаксаційних рівнянь.

Анотація

Нові можливості при створенні напівпровідникових приладів відкривають трикомпонентні напівпровідники. Одним з перспективних трикомпонентних напівпровідників є нітрид індію-галію InxGa1-xN, який розглядають як твердий сплав бінарних сполук − нітриду індію InN і нітриду галію GaN. Прогнозування перспектив створення приладів на основі InxGa1-xN можливо при ґрунтовному дослідженні електричних властивостей складових його бінарних нітридів; нітриду індію і нітриду галію. У науковій літературі для вказаних нітридів переважають дослідження холлівської рухливості, температурна залежність якої описана у вузькому діапазоні значень концентрації домішки, та відповідність результатів моделювання експериментальним отримують введенням коригувальних коефіцієнтів.

Метою даної роботи є розрахунок для InN і GaN температурної залежності дрейфової рухливості електронів у широкому діапазоні ступеня легування напівпровідників і вибір вихідних параметрів матеріалів, що дозволяють отримати найкращу відповідність експериментальним результатам.

Для досліджених нітридів проведено чисельне моделювання процесів розсіювання для типових видів домішкового (на нейтральних атомах та іонах домішки) і фононного (акустичне, полярне оптичне, міждолинне) механізмів; розраховані і проаналізовані значення швидкостей розсіювання імпульсу. Вперше для нітридів індію і галію розрахована температурна залежність дрейфової рухливості електронів у широкому діапазоні значень концентрації легуючої домішки. Проведена верифікація результатів моделювання. Розраховані поле-швидкісні характеристики методом релаксаційних рівнянь та зіставлені з результатами, отриманими методом Монте-Карло. Для досліджуваних нітридів запропоновані вихідні параметри, що забезпечують узгодження з експериментальними даними при моделюванні транспортних властивостей електронів у режимі слабкого електричного поля.

Результати чисельного моделювання вказують на перспективність створення на основі InN і GaN високоефективних, швидкодіючих, потужних приладів різного призначення.

Біографії авторів

Tetiana Saurova, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Associate Professor of Electronic Engineering Department;

Elena Semenovskaya, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

ФЕЛ, старший викладач кафедри електронної інженерії

Maksim Emelianov, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

ФЕЛ, кафедра електронної інженерії

Посилання

S. O’Leary, P. Siddiqua, W. A. Hadi, B. E. Foutz, M. S. Shur and L. F. Eastman, «Electron Transport Within III-V Nitride Semiconductors», Springer Handbook of Electronic and Photonic Materials, Springer International Publishing AG 2017, 2017, pp. 829-850, DOI: 10.1007/978-3-319-48933-9_32

Sung-Pyo Jung, Denise Ullery, Chien-Hung Lin and Henry P. Leea, «High-performance GaN-based light-emitting diode using high-transparency Ni ∕ Au ∕ Al-doped ZnO composite contacts», Appl. Phys. Lett., vol. 87, p.181107, 2005, DOI: 10.1063/1.2120913

T. Saurova and I. Baida «Infrared detectors based on ternary semiconductor quantum structures», Visnyk KPI, Seriia pryladobuduvannia, no. 52(2), pp. 65–71, 2016, DOI: 10.20535/1970.52(2).2016.92951

C.J. Humphreys, «Solid-State Lighting», Mater. Res. Bull., vol. 33, pp. 459-470, 2008,DOI: 10.1557/mrs2008.91

M. S. Shur and M. A. Khan, «GaN/AIGaN heterostructure devices: photodetectors and field-effect transistors», Mater. Res. Bull., no. 22(2), pp. 44-50, 1997, DOI: 10.1557/S0883769400032565

W. Lu, V. Kumar, E.L. Piner, I. Adesida, «DC, RF, and microwave noise perfomance of AlGaN-GaN field effect transistors dependence of aluminum concentration», IEEE Trans. Electron Devices, vol. 50, pp. 1069-1074, 2003, DOI: 10.1109/TED.2003.812083

S. Nakamura, «Blue-green light-emitting diodes and violet laser diodes», Mater. Res. Soc. Bull., no. 22(2), pp. 29-35, 1997, DOI: 10.1557/S088376940003253X

Ioffe Physico-Technical Institute, "New Semiconductor Materials. Characteristics and Properties", [Online]. Available: http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/

Sadao Adachi. Properties of Semiconductor Alloys: Group -IV, III–V, II–VI Semiconductors. West Sussex, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2009, 400.

J. Wu, «When group-III nitrides go infrared: New properties and perspectives», J. Aрр. Phys., vol. 106, р. 011101, 2009, DOI: 10.1063/1.3155798

V. А. Moskaliuk, Physics of electron processes. Dynamic processes, Kyiv, Ukraine: Polytechnika, 2004, 180 p. [in Russian]

T. А. Saurova, О. В. Semenovskaya, О. О. Shevchuk, «Research of the drift mobility of electrons in arsenide india», Visnyk KPI, Seriia pryladobuduvannia, no. 58(2), pp. 41-47, 2019, DOI: 10.20535/1970.58(2).2019.189478 [in Ukrainian]

V.W.L. Chin, T.L. Tansley, T. Osotchan, «Electron mobilities in gallium, indium, and aluminum nitrides», J. Appl. Phys. vol. 75, pp. 7365-7372, 1994, DOI: 10.1063/1.356650

P.S. Kyreev, Semiconductor Physics, Moscow, USSR: Vysshaia shkola, 1975, 584. [in Russian]

T.D. Veal, C.F. McConville, W.J. Schaff, Indium Nitride and Related Alloys, New York: CRC Press by Taylor and Francis Group, 2010, 615.

V. O. Moskaliuk, V. I. Timofeyev and A.V. Fedyay, High-Speed Electronics Devices, Kyiv, Ukraine: Polytechnika, 2014, 528 p. [in Ukrainian]

T. А. Saurova, В. О. Bors, “Properties of the aluminum-gallium arsenide in the pulsed electric field mode”, Visnyk KPI, Seriia pryladobuduvannia, no. 57(1), pp. 49-55, 2019, DOI: 10.20535/1970.57(1).2019.172023 [in Ukrainian]

T. Saurova and D. Kuzmenko «Research of impulse properties of indum phosphide», Visnyk KPI, Seriia pryladobuduvannia, is. 54(2), pp. 49-52, 2017, DOI: 10.20535/1970.54(2).2017.119530

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-26

Номер

Розділ

НАУКОВІ ТА ПРАКТИЧНІ ПРОБЛЕМИ ВИРОБНИЦТВА ПРИЛАДІВ ТА СИСТЕМ