AlGaN/GaN heteroeklemlerde sıcak elektron güç kaybı mekanizmaları

Abstract

Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) tekniğiyle büyütülmüş AlGaN/GaN heteroeklemlerde klasik Hall olayı ölçümleri sabit manyetik alan altında 1,8 - 275 K aralığında sıcaklığın fonksiyonu olarak yapıldı. Elde edilen deneysel verilerden boyuna optik (LO) fonon enerjisini hesaplandı. Sıcaklığın fonksiyonu olarak ölçülen Hall mobiliteleri literatürde verilen kuramsal saçılma mekanizmalarının sonuçlarıyla karşılaştırıldı. Kuramsal mobilite hesaplamalarında polar optik fonon saçılması, iyonize safsızlık saçılması, arka-plan (background) safsızlık saçılması, arayüzey pürüzlülüğü saçılması, piezoelektrik saçılma, akustik fonon saçılması, dislokasyon ve alaşım düzensizliği saçılması hesaba katıldı. Elde edilen verilerden düşük sıcaklıklarda alaşım düzensizliği saçılmasının, yüksek sıcaklıkta ise polar optik fonon saçılmasının başat saçılma mekanizması olduğu sonucuna varıldı. AlGaN/GaN heteroeklemdeki iki boyutlu (2D) elektronların transport özellikleri ve güç kaybı mekanizmaları Shubnikov-de Haas (SdH) osilasyonları ölçümleriyle incelendi. SdH osilasyonlarını elde etmek için ölçülen magnetorezistans Rxx(B) verilerinin ikinci türevi alındı. SdH osilasyonları periyodundan 2D elektron yoğunluğu ve Fermi enerjisi (EF–E1) belirlendi. SdH osilasyonları genliğinin sıcaklık ve manyetik alanla değişiminden 2D elektronların düzlem-içi etkin kütlesi (m*) ve kuantum ömrü (?q) elde edildi.