GaN次接觸層對SiC光導(dǎo)開關(guān)歐姆接觸的改進研究

摘 要：大功率SiC光導(dǎo)開關(guān)存在接觸電阻過高、接觸退化的問題。為此，在接觸金屬與SiC基片之間增加一層n+-GaN次接觸層，光導(dǎo)開關(guān)的導(dǎo)通電阻隨之下降兩個數(shù)量級，而光電流效率增加兩個數(shù)量級。

關(guān)鍵詞：SiC光導(dǎo)開關(guān) GaN 歐姆接觸

中圖分類號：TM836 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-00-02

光導(dǎo)半導(dǎo)體開關(guān)（PCSS）是利用超快脈沖激光器照射光電半導(dǎo)體材料（Si，GaAs，InP等），形成導(dǎo)通的一種開關(guān)器件[1]，其工作原理是，激光能量激勵半導(dǎo)體材料，產(chǎn)生電子-空穴對，使其電導(dǎo)率發(fā)生變化，改變開關(guān)的通斷狀態(tài)，產(chǎn)生電脈沖。光導(dǎo)開關(guān)因為上升時間短、寄生電感小、傳輸功率高、重量輕、體積小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于超快瞬態(tài)電子學(xué)、超寬帶通訊、超寬帶雷達等領(lǐng)域。光導(dǎo)開關(guān)的半導(dǎo)體材料有三種：1、Si[2]的暗電流較大，載流子壽命長，所以電脈沖寬度在ns級以上，且容易熱擊穿；2、GaAs、InP為代表的III-V族化合物半導(dǎo)體[3]，載流子壽命短，電脈沖寬度縮短至ps級，GaAs擊穿電壓高、電壓轉(zhuǎn)換效率高，而InP的觸發(fā)抖動更小，輸出電脈沖波形更平穩(wěn)；3、SiC為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料[4]，是非常理想的材料，近年來成為研究熱點。光導(dǎo)開關(guān)金屬電極與半導(dǎo)體之間的接觸電阻關(guān)系輸出功率和開關(guān)壽命，而高溫大功率工作環(huán)境會造成接觸退化。該文使用有機金屬氣相外延（OMVPE）在SiC基片表面制備一層重?fù)诫s的n+-GaN次接觸層，以改善歐姆接觸。

1 實驗

制備的器件為橫向結(jié)構(gòu)，電極寬度為4 mm，設(shè)置不同電極間隙0.5、0.75、1.25和1.75 mm。基片為摻釩的半絕緣6H-SiC晶片，晶面方向（0001），厚度0.5 mm。基片先經(jīng)過1600 ℃的表面氫退火處理16 h，再浸入200 ℃熔融態(tài)KOH中刻蝕3 min，然后浸入稀氫氟酸中浸泡12 h，最后使用丙酮、甲醇、去離子水清洗。……