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氮化鎵基壓電二極管研究取得重要進展

蘇州納維科技有限公司

近日,北京能源所的趙博士團隊采用氫化物氣相外延(HVPE)在蘇州納維科技有限公司提供的300極性面(c面)和非極性面(m面)GaN單晶襯底上制備了GaN壓電晶體管,以研究壓電效應在極性或非極性氮化鎵納米線中的應用。蘇州納維提供的自支撐氮化鎵襯底晶片,位錯密度低,晶體質量較好,非常適合制作新型光電子器件。

實驗首先采用了蘇州納維科技有限公司提供的高質量300極性面(C面)和非極性面(m面)GaN單晶作為襯底,利用等離子體增強化學氣相沉積法在GaN單晶襯底上沉積SiO2薄膜,然后利用電子束蒸發法的SiO2表面上沉積一層薄的Ni金屬膜。隨后,將Ni/SiO2包覆的GaN基板退火,退火完成后會在基板表面形成鎳納米球。再通過反應性離子刻蝕SiO2,用稀鹽酸除去Ni。最后,利用得到SiO2掩模用氫化物氣相外延法生長GaN納米線。

接下來的實驗中,他們利用AFM探針接觸GaN納米線的表面,在 GaN襯底下部涂上銀膏,形成源漏電極。理論分析和實驗結果表明,利用探針施加壓力可以有效地調節探針和極性面(c-面)GaN納米線之間的肖特基勢壘,沿壓電極化方向(c軸)施加應力可以在極化軸兩端產生極化電荷,調節載流子的運動,這種效應被稱為壓電效應。然而,同樣的壓力卻無法改變壓電極化軸在水平方向的非極性面(m面)GaN的電子輸運特性,這表現的是壓阻效應。。

壓電效應可以改變肖特基勢壘,壓阻效應則是對橫向力有很高的靈敏度。極性和非極性GaN納米線呈現出的這兩種特性如果同時應用在一個壓電集成電路中,則可以有效地最任何外加應力做出響應,完全有望應用在生命科學,壓力傳感器和人機交互等新興技術領域。

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