Badanie głębokich centrów defektowych w warstwach epitaksjalnych GaN:Si metodą niestacjonarnej spektroskopii pojemnościowej (DLTS)

• Autorzy: Kozubal N.

Warianty tytułu

EN

Investigation of deep centres in epitaxial GaN:Si by deep level transient spectroscopy (DLTS)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niestacjonarna spektroskopia pojemnościowa (DLTS) została zastosowana do badania centrów defektowych w domieszkowanych krzemem warstwach epitaksjalnych GaN typu n osadzanych na podłożach szafirowych. Koncentracja elektronów w warstwach epitaksjalnych określona na podstawie charakterystyk pojemnościowo-napięciowych wynosiła ~l,0x10[indeks górny]18 cm^-3. Porównano strukturę defektową warstw GaN: Si przed oraz po napromieniowaniu protonami o energii 24 GeV. Zastosowano dwie dawki protonów równe 8,4xl0[indeks górny]13 p/cm^2 i 5,3xl0[indeks górny]14 p/cm^2. W warstwach stwierdzono obecność trzech rodzajów pułapek elektronowych: Tl, T2 i T3 o energiach aktywacji odpowiednio: 0,63 eV, 0,70 eV i 0,83 eV. Koncentracja tych pułapek przed napromieniowaniem wynosiła odpowiednio 3,7xl0~[indeks górny]15 cm^-3, 2xl0[indeks górny]14 cm^-3 i 5,0xl0[indeks górny]14 cm^-3. W wyniku napromieniowania protonami koncentracja pułapek Tl (0,63 eV) nie uległa zmianie, zaś koncentracja pułapek T2 (0,70 eV) i T3 (0,83 eV) wzrosła odpowiednio do I,8xl0[indeks górny]15 cm^-3 i 2,0xl0[indeks górny]15 cm^-3.

EN

Deep Level Transient Spectroscopy has been applied for deep levels investigation in n-type, Si doped gallium nitride epitaxial layers grown on sapphire substrates. The electron concentration obtained from capacitance-voltage characteristics was approximately 1.0 x 1018 cm^-3. The defect structure of GaN:Si layers irradiated with 24 GeV protons and non irradiated is compared. Two proton doses of 8.4 x 10[sup]13 p/cm^2 and 5.3 x 10[sup]14 p/cm^2 have been applied. Three electron traps, Tl (0.63 eV), T2 (0.70 eV) and T3 (0.83 eV) with activation energies of 0.63 eV, 0.70 eV, 0.83 eV, respectively, have been detected. Concentrations of these traps were 3.7 x 10[sup]15 cm^-3, 2.0 x 10[sup]14 cm^-3 and 5.0 x 10[sup]14 cm^3, respectively. As a result of the proton irradiation no change in the concentration of the trap Tl was observed while the concentration of the trap T2 and T3 increased with the proton doses to 1.8 x 10[sup]15 cm^-3 and 2.0 x 10[sup]15 cm^-3, respectively.

Słowa kluczowe

PL

struktura defektowa półprzewodników; niestacjonarna spektroskopia pojemnościowa; badanie centrów defektowych; warstwa epitaksjalna GaN:Si; wpływ wysokoenergetycznego promieniowania protonowego; promieniowanie protonowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 34, nr 1-2
• Strony: 104--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kozubal N.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,,

Bibliografia

• [1] Maruska H.P , Tietjen J.J.: The preparation and properties of vapor-deposited single-crystalline GaN, Appl. Phys. Lett.,15, 327, (1969)
• [2] http://www.nichia.com/
• [3] Bruzzi M. et al: Radiation hard semiconductor devicesfor very high luminosity colliders, RD50 Status Report 2004, CERN, January, 2005
• [4] Kamiński R: Zastosowanie niestacjonarnej spektroskopii głębokich poziomów do badania struktury defektowej półprzewodników typu AmBv, Prace ITME, 36, 1991, (rozprawa habilitacyjna)
• [5] Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, Wydawnictwa Naukowo-techniczne, (Warszawa 1984)
• [6] Lang D.V.: Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors, J. Appl. Phys., .45, 3023, (1974)
• [7] Lee L.: Chang F.C., Chung H.M., Lee M.C., Chen W.H., Chen W.K., Huang B.R.: Dependence of deep level concentrations on ammonia flow rate in n-type GaN films,Chin. J.Phys., 40, 4, (2002) 424
• [8] Deep Level Spectrometer MANUAL, Research Institute for Technical Physis of the HAS (MTAMFKI), 1981
• [9] Milnes A.E.: Deep impurities in semiconductors
• [10] Soh C. B., Chua S. J., Lim H. R, Chi D. Z., Tripathy S., Liu W.: Assignment of deep levels causing yellow luminescence in GaN, J. Appl. Phys. 96, (3), (2004), 1341-1347
• [11] Hierro A. , Kwon D., Ringel S., Hansen M., Mishra U., DenBaars S., Speck J.: Deep levels in n-type Schottky and p+-n homojunction GaN diodes, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 5S1, W11.80, (2000), 1-6
• [12] Chen X. D., Huang Y., Fung S., Beling C. D., Ling C. C., Sheu J. K., Lee M. L., Chi G. C., Chang S. J.: Deep level defects in Si-implanted GaN n+-p junction, Appl. Phys. Lett. 82. (21), (2003), 3671-3673
• [13] Hayes M., Auret F. D., Wu L., Meyer W. E., Nel J. M., Legodi M. J.: Electrical defects introduced during high-temperature irradiation of GaN and AlGaN, Phys. B., (2003), 421-425
• [14] Neuebauer J., Van de Walle C. G.: Atomic geometry and electronic structure of native defects in GaN, Phys. Rev. B 50, 8067 (1994)
• [15] Reshchikov M.A., Morkof H.: Luminescence properties of defects in GaN, J. Appl. Phys., 97, 061301,(2005)
• [16] Nakamura S., Liu P., Suhara M., Okomura T., Transient capacitance characterisation of deep levels in undoped and Si-doped GaN, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 764©, C3.39.1, (2003)