Name: fabrication of schottky diodes on zn-polar bemgzno/zno heterostructure grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy
Uploaded: 2018-10-23T13:00:00
Duration: 14 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy at JoVE.com

Эта работа получила поддержку от ВВС управление из научных исследований (AFOSR) под Грант FA9550-12-1-0094.

<ol>
	<li>Morkoc, H., Solomon, P. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hemt:+A+superfast+transistor:+An+experimental+GaAs-AlGoAs+device+switches+in+picoseconds+and+generates+little+heat.+This+is+just+what+supercomputers+need.">The hemt: A superfast transistor: An experimental GaAs-AlGoAs device switches in picoseconds and generates little heat. This is just what supercomputers need.</a> IEEE spectrum. 21 (2), 28-35 (1984).</li><li>Aktas, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+performance+of+AlGaN/GaN+inverted+MODFET's.">Microwave performance of AlGaN/GaN inverted MODFET's.</a> IEEE Electron Device Letters. 18 (6), 293-295 (1997).</li><li>Leach, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+hot+phonon+lifetime+on+electron+velocity+in+InAlN/AlN/GaN+heterostructure+field+effect+transistors+on+bulk+GaN+substrates.">Effect of hot phonon lifetime on electron velocity in InAlN/AlN/GaN heterostructure field effect transistors on bulk GaN substrates.</a> Applied Physics Letters. 96 (13), 133505 (2010).</li><li>Sasa, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+performance+of+ZnO/ZnMgO+heterostructure+field+effect+transistors.">Microwave performance of ZnO/ZnMgO heterostructure field effect transistors.</a> Physica status solidi (a). 208 (2), 449-452 (2011).</li><li>Ye, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement-mode+ZnO/Mg0.5Zn0.5O+HFET+on+Si.">Enhancement-mode ZnO/Mg0.5Zn0.5O HFET on Si.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 47 (25), 255101 (2014).</li><li>Koike, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+beam+epitaxial+growth+of+wide+bandgap+ZnMgO+alloy+films+on+(111)-oriented+Si+substrate+toward+UV-detector+applications.">Molecular beam epitaxial growth of wide bandgap ZnMgO alloy films on (111)-oriented Si substrate toward UV-detector applications.</a> Journal of Crystal Growth. 278 (1-4), 288-292 (2005).</li><li>Du, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+Growth+of+High-Quality+ZnO-Based+Films+and+Fabrication+of+Visible-Blind+and+Solar-Blind+Ultra-Violet+Detectors.">Controlled Growth of High-Quality ZnO-Based Films and Fabrication of Visible-Blind and Solar-Blind Ultra-Violet Detectors.</a> Advanced Materials. 21 (45), 4625-4630 (2009).</li><li>Ding, K., Ullah, M., Avrutin, V., &#214;zg&#252;r, &. #. 2. 2. 0. ;., Morko&#231;, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+high+density+two-dimensional+electron+gas+in+Zn-polar+BeMgZnO/ZnO+heterostructures.">Investigation of high density two-dimensional electron gas in Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructures.</a> Applied Physics Letters. 111 (18), 182101 (2017).</li><li>Ding, K., Avrutin, V., &#214;zg&#252;r, &. #. 2. 2. 0. ;., Morko&#231;, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=III-Nitride+Light-Emitting+Diodes.">III-Nitride Light-Emitting Diodes.</a> Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering. , 1-21 (2017).</li><li>Tsukazaki, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Hall+effect+in+polar+oxide+heterostructures.">Quantum Hall effect in polar oxide heterostructures.</a> Science. 315 (5817), 1388-1391 (2007).</li><li>Tsukazaki, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+the+fractional+quantum+Hall+effect+in+an+oxide.">Observation of the fractional quantum Hall effect in an oxide.</a> Nat Mater. 9 (11), 889-893 (2010).</li><li>Falson, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MgZnO/ZnO+heterostructures+with+electron+mobility+exceeding+1+x+10(6)+cm(2)/Vs.">MgZnO/ZnO heterostructures with electron mobility exceeding 1 x 10(6) cm(2)/Vs.</a> Sci Rep. 6, 26598 (2016).</li><li>Ullah, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarity+control+and+residual+strain+in+ZnO+epilayers+grown+by+molecular+beam+epitaxy+on+(0001)+GaN/sapphire.">Polarity control and residual strain in ZnO epilayers grown by molecular beam epitaxy on (0001) GaN/sapphire.</a> physica status solidi (RRL) Rapid Research Letters. 10 (9), 682-686 (2016).</li><li>Ullah, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Ag+Schottky+Barriers+on+Be0.02Mg0.26ZnO/ZnO+Heterostructures.">Characterization of Ag Schottky Barriers on Be0.02Mg0.26ZnO/ZnO Heterostructures.</a> physica status solidi (RRL) - Rapid Research Letters. , (2017).</li><li>Lee, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Schottky+diodes+prepared+with+Ag,+Au,+or+Pd+contacts+on+a+MgZnO/ZnO+heterostructure.">Schottky diodes prepared with Ag, Au, or Pd contacts on a MgZnO/ZnO heterostructure.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 51 (9S2), 09MF07 (2012).</li><li>Singh, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+barrier+inhomogeneities+and+interface+state+density+in+Au/MgZnO:+Ga+Schottky+contact.">Investigation of barrier inhomogeneities and interface state density in Au/MgZnO: Ga Schottky contact.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 49 (44), 445303 (2016).</li><li>Brillson, L. J., Lu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ZnO+Schottky+barriers+and+Ohmic+contacts.">ZnO Schottky barriers and Ohmic contacts.</a> Journal of Applied Physics. 109 (12), 121301 (2011).</li><li>M&#252;ller, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+of+choice+for+fabrication+of+high-quality+ZnO-based+Schottky+diodes.">Method of choice for fabrication of high-quality ZnO-based Schottky diodes.</a> Journal of Applied Physics. 116 (19), 194506 (1945).</li><li>Figge, S., B&#246;ttcher, T., Einfeldt, S., Hommel, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+and+ex+situ+evaluation+of+the+film+coalescence+for+GaN+growth+on+GaN+nucleation+layers.">In situ and ex situ evaluation of the film coalescence for GaN growth on GaN nucleation layers.</a> Journal of Crystal Growth. 221 (1-4), 262-266 (2000).</li><li>Han, J., Ng, T. -. B., Biefeld, R., Crawford, M., Follstaedt, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+H+2+on+morphology+evolution+during+GaN+metalorganic+chemical+vapor+deposition.">The effect of H 2 on morphology evolution during GaN metalorganic chemical vapor deposition.</a> Applied Physics Letters. 71 (21), 3114-3116 (1997).</li><li>Berger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Models+for+contacts+to+planar+devices.">Models for contacts to planar devices.</a> Solid-State Electronics. 15 (2), 145-158 (1972).</li><li>Tampo, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization-induced+two-dimensional+electron+gases+in+ZnMgO/ZnO+heterostructures.">Polarization-induced two-dimensional electron gases in ZnMgO/ZnO heterostructures.</a> Applied Physics Letters. 93 (20), 202104 (2008).</li><li>Ye, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+electron+gas+in+Zn-polar+ZnMgO/ZnO+heterostructure+grown+by+metal-organic+vapor+phase+epitaxy.">Two-dimensional electron gas in Zn-polar ZnMgO/ZnO heterostructure grown by metal-organic vapor phase epitaxy.</a> Applied Physics Letters. 97 (11), 111908 (2010).</li><li>&#352;ermuk&#353;nis, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hot-electron+energy+relaxation+time+in+Ga-doped+ZnO+films.">Hot-electron energy relaxation time in Ga-doped ZnO films.</a> Journal of Applied Physics. 117 (6), 065704 (2015).</li><li>Singh, C., Agarwal, G., Rao, G. D., Chaudhary, S., Singh, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+hydrogen+peroxide+treatment+on+the+electrical+characteristics+of+Au/ZnO+epitaxial+Schottky+diode.">Effect of hydrogen peroxide treatment on the electrical characteristics of Au/ZnO epitaxial Schottky diode.</a> Materials Science in Semiconductor Processing. 14 (1), 1-4 (2011).</li><li>Mohanta, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+characterization+of+Schottky+contacts+to+n-MgZnO+films.">Electrical characterization of Schottky contacts to n-MgZnO films.</a> Thin Solid Films. 548, 539-545 (2013).</li><li>Schifano, R., Monakhov, E., Grossner, U., Svensson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+characteristics+of+palladium+Schottky+contacts+to+hydrogen+peroxide+treated+hydrothermally+grown+ZnO.">Electrical characteristics of palladium Schottky contacts to hydrogen peroxide treated hydrothermally grown ZnO.</a> Applied Physics Letters. 91 (19), 193507 (2007).</li><li>Ip, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+Pt/Au+and+W/Pt/Au+Schottky+contacts+on+n-type+ZnO+using+ozone+cleaning.">Improved Pt/Au and W/Pt/Au Schottky contacts on n-type ZnO using ozone cleaning.</a> Applied Physics Letters. 84 (25), 5133-5135 (2004).</li><li>Raju, N. R. C., Kumar, K. J., Subrahmanyam, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+properties+of+silver+oxide+thin+films+by+pulsed+laser+deposition:+effect+of+oxygen+pressure+during+growth.">Physical properties of silver oxide thin films by pulsed laser deposition: effect of oxygen pressure during growth.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 42 (13), 135411 (2009).</li></ol>

Авторы не имеют ничего сообщать.

Включение ВЕО в MgZnO сформировать четвертичных BeMgZnO предоставляет возможность настройки степени и знак деформации в четвертичных и следовательно значительно увеличивает плотность 2DEG8. Представитель результаты показывают, что быть0,02мг0.26ZnO/ZnO гетероструктуры результаты в плотности 2DEG недалеко от желаемого плазмон-Ло Фонон резонанс электронной плотности (~ 7 × 1012 см-2)24. Хотя подвижность гетероструктуры сильно зависит от параметров роста MBE, таких как Температура подложки и VI II соотношение HT-ZnO и BeMgZnO слоя барьера, 2DEG плотность является слабо зависит от условий роста и главным образом определяется быть и содержание мг в барьер.
Для роста BeMgZnO/ZnO гетероструктур с высоким качеством кристаллический вследствие несоответствия умеренной решетки 1,8% между GaN и ZnO, по сравнению с большим решетки несоответствие 18% между сапфир и ZnO используется шаблон Ган. Чтобы избежать любой проводящий параллельный канал, важно иметь высокую устойчивость в диапазоне MΩ/площадь для шаблона Ган. В нашем случае это достигается путем выращивания и низкой палата давлении 76 торр для повышения компенсации углерода. Для обеспечения управления полярности в гетероструктурах BeMgZnO/ZnO (Zn полярность), тщательной обработки поверхности Ган шаблона является необходимым. Любое окисления или загрязнения, представил в ходе подготовки на поверхности Ган побудит Zn - и O-микс полярности в гетероструктурах даже определяющим соотношение VI II < 1.5 выполняется.
Любой химической реакции между металлов и полупроводников, наличие поверхностных загрязнений, государства, дефекты поверхности и диффузия металла в полупроводнике являются общими проблемами в области изготовления Шоттки Контакты. Разнообразные методы сообщалось в литературе для подготовки поверхности ЗНО для изготовления контактных шотки. Среди них-травления в HCl (или другие кислоты), физической травления с Ar+озон УФ, уборка, лечение в H2O2и O2 плазмы (или смесь с он)25,26,27, 28. травление процедуры направлены для удаления поверхностного слоя толщиной начиная от нескольких нанометров до мкм и поэтому не может применяться для HFET устройств. УФ-озон очистка или O2 плазмы процедура удаляет только поверхностный слой. Таким образом хорошо подходит для подготовки поверхности нашей BeMgZnO/ZnO гетероструктур.
Обычно шотки контакты достигаются путем напыления металла высокой рабочей функции как Pt, Pd, и т.д., ИК. В отличие от Ag имеет низкий функцию работы 4.26 eV. Несмотря на это устройств, использующих Ag электрод может показать выпрямляя поведение благодаря формированию слоя оксида интерфейс серебро, вызванные частичного окисления кислородом АГ с ZnO матрицы. Так сформированных слой оксида прозрачен для электронов и имеет выше работы функции по сравнению с Ag. Раджу и др. сообщили рабочие функции около 5,5 eV для назад, выросла импульсных лазерных осаждения (PLD), который выше, чем 1.3 eV Ag и близко к характеристике Pd и Pt, ИК-29. Наши результаты показывают, что электрод Ag (с O2 плазмы предварительной обработки на поверхности ZnO гетероструктуры) является перспективным контакта металла для формирования диоды шотки.
Мы продемонстрировали метод для изготовления высокое качество шотки контактов для HFETs на основе ЗНО. Шаблон Ган MOCVD вырос с тщательной подготовки поверхности перед MBE роста и низкое соотношение VI II < 1.5 во время зарождения ZnO обеспечить Zn полярной ориентации ZnO основе гетероструктур с высоким качеством. MOCVD методика широко используется зрелой для эпитаксия Ган для различных приложений. MBE процедура, описанная в этой работе указывает возможность MOCVD и MBE методов и Ган и оксидных полупроводников для электронных устройств. Включение небольшое количество быть в результаты слоя барьера BeMgZnO в HFETs с высоким 2DEG плотность, высокая подвижность и высокой термостойкостью, для повышения производительности высокой скорости.

Гетероструктуры полевых транзисторов (HFETs) на основе двух мерных электрона газа (2DEG) имеют многообещающий потенциал для приложений в высокой скорости электронных устройств1,2,3. Оксид цинка (ZnO) как широкий bandgap (3,4 эВ) полупроводник с скорости электронов высокой насыщенности получила значительное внимание как платформа для HFETs4,5. Традиционно используемых барьер материала MgZnO тройной требуют очень высокое содержание мг (> 40%) выросли на низких субстрата температура (300 ° C или ниже)6,7и как таковые эти структуры склонны деградируют под операции высокой мощности и во время тепловой обработки, даже если нежелательные плотность заряда в барьер является достаточно низким для ворот модуляции. Чтобы обойти это препятствие, мы предложили и приняли BeMgZnO как барьер, в которой знак деформации в барьер можно переключиться от компрессионных растяжение через включение бериллия (быть), делая спонтанных и piezoelectricpolarizations для быть добавки. В результате 2DEG высокой концентрации может быть достигнуто с относительно умеренным содержанием мг. Используя этот подход, высокая 2DEG плотность наблюдается вблизи плазмон-Ло Фонон резонанс (~ 7 × 1012 см-2) в BeMgZnO/ZnO гетероструктур пока ниже содержание мг составляет 30% и быть содержание является только в 2 ~ 3%8.
Благодаря своей аналогичные симметрии кристалла, УФ и видимой легкой прозрачности надежные физические и химические свойства и низкой стоимости, c самолет Сапфир широко используется для эпитаксия GaN и ZnO. Благодаря замечательный прогресс, достигнутый в роста технологии на основе Ган электронных и оптоэлектронных устройств на saphhire высокое качество Ган шаблоны могут быть легко изготовлены по сапфировые подложки с помощью AlN или низкой температуры (LT) Ган буфера, несмотря на его большой решетки несоответствие 16% с сапфировым9. Эпитаксиального роста ZnO, который имеет даже больше в плоскости решетки несоответствие 18% с сапфиром, относительно хорошо понимается для O-полярного круга, в то время как рост Zn Полярный материала в двумерный режим не прочно. Из-за несоответствия умеренной решетки на 1,8% эпитаксия ЗНО по Ган является привлекательной альтернативой.
MOCVD и MBE являются наиболее успешные методы осаждения полупроводниковой для изготовления высококачественных тонких пленок и гетероструктур с высокой воспроизводимостью. Главная причина, что MBE менее популярны, чем MOCVD эпитаксия Ган является стоимость и неадекватность для массового производства. Темпы роста в Гане, MOCVD может быть несколько микрометров в час и десятки пластин диаметром 2 дюйма (50 мм), или тех, как большой, как 6-8» может быть выращен в одном выполнения9. Здесь мы также принимаем MOCVD для роста Ган в нашем исследовании. Для роста на основе ZnO гетероструктур однако, больше докладов на формирование 2DEG осуществляются MBE в настоящее время до коммерциализации потенциального применения10,11,12. Недавно мы разработали MBE роста высокого качества ZnO гетероструктур с точный контроль поверхности полярности на Ga Полярный Ган шаблоны13. Было установлено, что с Zn до воздействия лечения, ZnO слоёв так вырос выставлены Zn полярности при тому с низким коэффициентом II и VI (< 1.5), в то время как те способы с соотношением II и VI выше 1,5 выставлены O-полярности. Чтобы избежать параллельного проводимости канала через Ган шаблонов, мы приняли углерода компенсируется полуизолирующего MOCVD GaN выращенных в условиях низкого давления на AlN буфер для последующего роста на основе ZnO HFET структур.
До нашей работы14было никаких сообщений о расследовании диоды Шоттки на BeMgZnO/ZnO гетероструктур. Только несколько исследований сообщили о контактах Шоттки MgZnO15,16, например., с фактором идеальность 2,37, барьер высота 0,73 эВ и ректификации отношение только 103 15. ZnO17были использованы различные металлы Шоттки, и среди них, серебра (Ag) была широко принята, из-за относительно высокой шотки барьер высотой 1.11 eV на массовых ZnO с фактором идеальность 1.08 18.
В этой работе мы стремимся изготовить диоды шотки высокого качества для приложений в ZnO-устройств на базе высокоскоростной HFET. Следующий протокол применяется специально для изготовления диоды шотки Ag/BeMgZnO/ZnO испарением электронным пучком Ag на BeMgZnO/ZnO гетероструктур, выросла при содействии плазмы MBE на хранение MOCVD Ган шаблоны.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>MOCVD</td>
			<td>Emcore</td>
			<td></td>
			<td>customer build</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MBE</td>
			<td>SVT Associates</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMAl</td>
			<td>SAFC</td>
			<td>CAS: 75-24-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TMGa</td>
			<td>SAFC</td>
			<td>CAS: 1445-79-0</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NH3</td>
			<td>The Linde group</td>
			<td>CAS: 7664-41-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>H2</td>
			<td>National Welders Supply Co.</td>
			<td>supplier part no. 335-041</td>
			<td>Grade 5.0</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>O2</td>
			<td>National Welders Supply Co.</td>
			<td>supplier part no. OX 300</td>
			<td>Industrial Grade Oxygen, Size 300 Cylinder, CGA-540</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mg</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Product No.: 474754-25G</td>
			<td>MAGNESIUM, DISTILLED, DENDRITIC PIECES, 99.998% METALS BASIS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Be</td>
			<td>ESPI Metals</td>
			<td>Stock No. K646b</td>
			<td>Beryllium pieces, 3N</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zn</td>
			<td>Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific Chemicals Inc.</td>
			<td>Product No.: 10760-30</td>
			<td>Zinc shot, 1-6mm (0.04-0.24in), Puratronic, 99.9999%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Au</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>part no. EVMAUXX40G</td>
			<td>Gold Pellets, 99.99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ag</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>part no. EVMAG40QXQ</td>
			<td>Silver Pellets, 99.99%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ti</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td>part no. EVMTI45QXQ</td>
			<td>Titanium Pellets, 99.995%</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>Rohm and Haas electronic Materials LLC</td>
			<td>MF-CD-26</td>
			<td>Material number 10018050</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist</td>
			<td>Rohm and Haas electronic Materials LLC</td>
			<td>SPR 955</td>
			<td>Material number 10018283</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of schottky diodes on zn-polar bemgzno/zno heterostructure grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy

Гетероструктуры полевых транзисторов (HFETs) использование двух мерных электрона газа (2DEG) канала имеют большой потенциал для высокой скорости приложений устройств. Оксид цинка (ZnO), полупроводниковые с широким bandgap (3,4 эВ) и скорости электронов высокой насыщенности приобрела большое внимание как привлекательный материал для высокой скорости устройств. Эффективное ворота модуляции, однако, требует высокого качества шотки контактов на слое барьер. В этой статье мы представляем наши процедуры изготовление диод Шоттки на гетероструктуре Zn Полярный BeMgZnO/ZnO с высокой плотностью 2DEG, которая достигается за счет модуляции напряжения и включение нескольких процентов быть в основе MgZnO барьер во время роста Эпитаксия молекулярного луча (MBE). Для достижения высокого качества кристаллический, почти решетки соответствует высоким удельным сопротивлением Ган шаблоны вырос на метал органического химического осаждения паров (MOCVD) используются в качестве субстрата для последующего роста MBE слоев оксида. Для получения необходимой Zn полярности, тщательной обработки поверхности Ган используются шаблоны и контроль над VI II отношение во время роста низкой температуры ZnO нуклеации слой. Ti/Au электродов служат омические контакты и Ag электродов на хранение на O2 плазмы, предварительно обработанные поверхности BeMgZnO используются для контактов шотки.

В левом столбце Рисунок 1 показывает эволюцию структуры RHEED, записанная азимутальном направлении [1-100] во время роста MBE быть0,02мг0.26ZnO/ZnO гетероструктуры с толстым слоем HT-ZnO 300 Нм и 30 Нм толщиной быть0,02 Мг0.26ZnO барьер. В правом столбце отображаются представитель поверхности морфологии на различных этапах (не из того же образца). Как видно из внешний вид шаблона пятнистая RHEED, LT-ZnO Буферный слой имеет трехмерные (3D) остров роста режим характер. Ее поверхности морфологии была улучшена Термообработка Отжиг при температуре выше 700 ° C. Ясно видно, что поверхность преобразована из 3D 2D морфологии. Последующий слой HT-ZnO продолжает расти в 2D режиме, следуют 2D рост быть0,02мг0.26ZnO слой без формирования второго этапа. AFM измерения показали, что Ган шаблон имеет Среднее квадратическое (RMS) шероховатости 0.28 Нм для 5 × 5 мкм2 сканирования. Гладкая поверхность с RMS шероховатости 0.35 Нм получены для HT-ZnO слоя без барьера путем выращивания при условии O-богатые и RMS шероховатости 0,45 Нм наблюдается после роста BeMgZnO барьера.
ПОРОШКОВЫЕ тройной оси 2θ-ω сканирования для типичной Zn полярных быть0,02мг0.26ZnO/ZnO гетероструктуры с толстым слоем HT-ZnO 300 Нм и 50 Нм толщиной быть0,02мг0.26ZnO, слой барьера показано на рисунке 2. Размышления на 34.46 o, 34.54 oи 34.75 o согласуются с (0002) размышления ZnO, Ган и быть0,02мг0.26ZnO, соответственно. Обратите внимание, что расширение отражения от быть0,02мг0.26ZnO благодаря своей худобе. Относительное удлинение биаксиальные оплетки в слое ZnO является свидетельством Zn Полярный гетероструктуры, как исследовал в наших предыдущих исследований13. Быть и содержание мг в четвертичных BeMgZnO были рассчитаны от угла Брэгг своей энергии фотона XRD (0002) отражение и выбросов в LT-фотолюминесценция LT-спектра измеряется на 13 K (не показан).
Рисунок 3 показывает результаты измерений температур зависимая эффект Холла для быть0,02мг0.26ZnO/ZnO гетероструктурах. Концентрация несущей листа снижается с 8,8 × 1012 см-2 до 6,4 × 1012 см-2 при образец был охлаждается от комнатной температуры (293 K) до примерно 100 K. С дальнейшее охлаждение 13 K, концентрация несущей лист насыщает 6.2 × 1012 см-2. Этот вывод свидетельствует, что наблюдаемое снижение концентрации электронов возникается от взносов из параллельных проводимости каналов, которые включают дефектных нуклеации слой и слой HT-ZnO, а также быть0,02мг0.26ZnO барьер, если таковые имеются. Эта тенденция также сообщалось MgZnO/ZnO гетероструктур10,22. Подвижность электронов в быть0,02мг0.26ZnO/ZnO гетероструктуры монотонно увеличивается с уменьшением температуры; 293 K мобильность 206 см2/Vs и 13 K мобильность 1550 см2/Vs сопоставимы со значениями в литературе22,23. Эволюция электронных свойств как функция температуры ясно указывает на присутствие 2DEG на быть0,02мг0.26ZnO/ZnO heterointerface.
Рисунок 4 показывает ток напряжение (-V) кривых измеряется при комнатной температуре за четыре представителя Ag / быть0,02мг0.26ZnO/ZnO Шоттки диоды шотки площадью 1.1 × 10-4 см2 в течение одной пластины. Форвард токи возрастать по экспоненте с приложенного напряжения до 0,25 V, за которым напряжение падает через сопротивление серии, становятся очевидными. Высокие высота барьера Шоттки Φap 1.07 eV была достигнута с идеальность фактор n 1.22. Выпрямление соотношения около 1 × 108 достигаются с помощью текущих значений, измеренных в V= ±2 V.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58113/58113fig1.jpg"> Рисунок 1. Поверхности характеристика. В левом столбце отображаются шаблоны RHEED, принятых в [1-100] азимутальном направлении во время роста MBE быть0,02мг0.26ZnO/ZnO гетероструктуры, и правой колонке представлены поверхности морфологии Ган шаблона, HT-ZnO слой и быть 0.02мг0.26ZnO слой измеряется AFM. LT-ZnO буфера технология позволяет 2D-режиме роста высокого качества ZnO гетероструктуры на низких решетки несоответствие Ган шаблоны. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58113/58113fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58113/58113fig2.jpg"> Рисунок 2. ПОРОШКОВЫЕ гетероструктуры. ПОРОШКОВЫЕ тройной оси 2θ-ω скан типичной Zn полярных быть0,02мг0.26гетероструктуры ZnO/ZnO с 50 Нм толщиной быть0,02мг0.26ZnO слоя барьера. Размышления на 34.46 o, 34.54 oи 34.75 o согласуются с (0002) размышления ZnO, Ган и быть0,02мг0.26ZnO, соответственно. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58113/58113fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58113/58113fig3.jpg"> Рисунок 3. Электронные свойства гетероструктурах. Температурные зависимости лист перевозчик плотности и электронов мобильности Zn полярных быть0,02мг0.26ZnO/ZnO гетероструктурах. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58113/58113fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58113/58113fig4.jpg"> Рисунок 4. Диоды шотки. Типичные -V характеристики четыре представителя Ag /0,02мг0.26диоды шотки ZnO/ZnO измеряться при комнатной температуре. Схожесть четыре кривых-V указывает высокая однородность в вафельных образца. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58113/58113fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy at JoVE.com

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Достижение высокого качества шотки контактов важно для достижения эффективной ворота модуляции в гетероструктуре полевых транзисторов (HFETs). Мы представляем изготовление методологии и характеристики диодов Шоттки на Zn Полярный BeMgZnO/ZnO гетероструктур с высокой плотности двух мерных электрона газа (2DEG), выросла при содействии плазмы Молекулярно-пучковая эпитаксия Ган шаблоны.

Производство диодов Шоттки на Zn Полярный BeMgZnO/ZnO гетероструктуры, выращенных при содействии плазмы Молекулярно-пучковая эпитаксия

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

Молекулярная масс-спектрометрии ширина с перестраиваемой вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) синхротронного излучения

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Токопроводящее Изготовление, используя технику сфокусированного ионного пучка и характеристик для Электрические слоя полупроводниковых наноструктур

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

Подготовка ZnO наностержней / Графен / ZnO наностержней эпитаксиальных двойной гетероструктуры для пьезоэлектрических Nanogenerator с помощью Нагрев гидротермальных

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors

С помощью плазмы молекулярно-лучевой эпитаксии N-полярная InAlN-барьерные Транзисторы высокого электронно-мобильности

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt ...

Experimental Implementation of a New Composite Fabrication Method: Exposing Bare Fibers on the Composite Surface by the Soft Layer Method

Экспериментальное осуществление нового метода составных изготовление: обнажая голые волокна на поверхности композитного методом мягкого слоя

The bipolar plate is a key component in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) and vanadium redox flow batteries (VRFBs). It is a multi-functional ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Целенаправленные Ион луч изготовление Nanobatteries ЛИПОН основе твердотельных литий ионный на месте тестирования

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Production and Characterization of Vacuum Deposited Organic Light Emitting Diodes

Производство и характеристика пылесос на хранение органических светоизлучающих диодов

A method for producing simple and efficient thermally-activated delayed fluorescence organic light-emitting diodes (OLEDs) based on guest-host or exciplex ...

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

Расширение электронного впрыска и экситонных родов для чисто синий квантовых точках светоизлучающие диоды, вводя частично окисленного алюминия катод

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...

Fabrication of Flexible Image Sensor Based on Lateral NIPIN Phototransistors

Изготовление гибких сенсора, основанные на боковой NIPIN фототранзисторы

Flexible photodetectors have been intensely studied for the use of curved image sensors, which are a crucial component in bio-inspired imaging systems, ...

Demonstration of Equal-Intensity Beam Generation by Dielectric Metasurfaces

Демонстрация поколения равной интенсивности луча диэлектрическими метаповерхностями

The fabrication and characterization protocol for a metasurface beam splitter, enabling equal-intensity beam generation, is demonstrated. Hydrogenated ...