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氮化镓基压电二极管研究取得重要进展

苏州纳维科技有限公司

近日,北京能源所的赵博士团队采用氢化物气相外延(HVPE)在苏州纳维科技有限公司提供的300极性面(c面)和非极性面(m面)GaN单晶衬底上制备了GaN压电晶体管,以研究压电效应在极性或非极性氮化镓纳米线中的应用。苏州纳维提供的自支撑氮化镓衬底晶片,位错密度低,晶体质量较好,非常适合制作新型光电子器件。

实验首先采用了苏州纳维科技有限公司提供的高质量300极性面(C面)和非极性面(m面)GaN单晶作为衬底,利用等离子体增强化学气相沉积法在GaN单晶衬底上沉积SiO2薄膜,然后利用电子束蒸发法的SiO2表面上沉积一层薄的Ni金属膜。随后,将Ni/SiO2包覆的GaN基板退火,退火完成后会在基板表面形成镍纳米球。再通过反应性离子刻蚀SiO2,用稀盐酸除去Ni。最后,利用得到SiO2掩模用氢化物气相外延法生长GaN纳米线。

接下来的实验中,他们利用AFM探针接触GaN纳米线的表面,在 GaN衬底下部涂上银膏,形成源漏电极。理论分析和实验结果表明,利用探针施加压力可以有效地调节探针和极性面(c-面)GaN纳米线之间的肖特基势垒,沿压电极化方向(c轴)施加应力可以在极化轴两端产生极化电荷,调节载流子的运动,这种效应被称为压电效应。然而,同样的压力却无法改变压电极化轴在水平方向的非极性面(m面)GaN的电子输运特性,这表现的是压阻效应。。

压电效应可以改变肖特基势垒,压阻效应则是对横向力有很高的灵敏度。极性和非极性GaN纳米线呈现出的这两种特性如果同时应用在一个压电集成电路中,则可以有效地最任何外加应力做出响应,完全有望应用在生命科学,压力传感器和人机交互等新兴技术领域。

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