Entendendo Interfaces em Heteroestruturas AlScN/GaN

Resumo Camadas de barreira de nitreto de escândio de alumínio aumentam a densidade de portadores de carga em folha disponível em transistores de alta mobilidade eletrônica baseados em nitreto de gálio e aumentam a potência de saída de amplificadores de alta frequência e chaves de alta tensão. O crescimento de AlScN por deposição de vapor químico metal-orgânico é desafiador devido à baixa pressão de vapor do precursor de Sc convencional Cp 3 Sc, que induz baixas taxas de crescimento de AlScN e leva à degradação da interface AlScN/GaN induzida termicamente. Neste trabalho, novos precursores de Sc são empregados para reduzir o orçamento térmico, aumentando a taxa de crescimento da camada de AlScN. As interfaces AlScN/GaN são investigadas por difração de raios X de alta resolução, microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, espectrometria de massa por íons secundários de tempo de voo, medidas de capacitância-voltagem, corrente-voltagem e medidas de Hall dependentes da temperatura. Camadas intermediárias com gradiente linear, com falhas de empilhamento induzidas por tensão, descontinuidades de borda e parafuso se formam na interface AlScN/GaN em taxas de crescimento de 0,015 nms −1. Taxas de crescimento de 0,034 nms −1 ou mais permitem interfaces abruptas, mas um gradiente composicional na barreira permanece. Camadas de barreira homogêneas podem ser obtidas a taxas de crescimento de 0,067 nms −1 ou ao crescer uma camada intermediária de AlN. As propriedades elétricas das heteroestruturas são sensíveis a acúmulos de Sc na interface de cap/barreira, impurezas residuais da síntese do precursor e rugosidade superficial. Este estudo abre caminho para dispositivos de alto desempenho.