En Nitruro de Galio GaN implantado con una pequeña cantidad de magnesio Mg, NIMS logró por primera vez visualizar la distribución y el comportamiento óptico del Mg implantado a nanoescala que puede ayudar a mejorar el rendimiento eléctrico de los dispositivos basados en GaN. También se revelan algunos de los mecanismos por los cuales los iones de Mg introducidos convierten a GaN en un semiconductor de tipo p. Estos hallazgos pueden acelerar significativamente la identificación de condiciones óptimas para la implantación de Mg vital para la producción en masa de dispositivos de energía de GaN.
El desarrollo de dispositivos de potencia basados en GaN, una tecnología prometedora de ahorro de energía, requiere la fabricación de semiconductores de GaN de tipo n y p. Los semiconductores de GaN de tipo p se pueden producir en masa al introducir iones de Mg en obleas de GaN y someterlossin embargo, no existía ningún método para evaluar el efecto de las concentraciones de Mg y la temperatura del tratamiento térmico sobre la distribución y el comportamiento óptico del Mg implantado en GaN a dimensiones nanoescalares. Además, los mecanismos por los cuales se formaron las formas de GaN tipo phasta ahora no estaba claro. Estos problemas habían estado obstaculizando el desarrollo de tecnologías que permitieran la producción en masa de dispositivos GaN.
Para esta investigación, preparamos secciones transversales inclinadas de obleas GaN implantadas con iones de Mg puliendo las obleas en ángulo y analizamos la distribución de la intensidad de luminiscencia en las secciones transversales usando una técnica de catodoluminiscencia. Como resultado, encontramos queLos átomos de Mg implantados a varias decenas de nanómetros debajo de la superficie de la oblea se activaron, mientras que los que se encuentran inmediatamente debajo de la superficie no se activaron. Además, descubrimos que mediante la tomografía por sonda atómica, los átomos de Mg, cuando se implantan en altas concentraciones, se desarrollan en forma de disco odepósitos en forma de varilla dependiendo de la temperatura. La integración de diferentes resultados analíticos generados por estas últimas técnicas de microscopía indicaron que los átomos de Mg implantados en la vecindad de la superficie de la oblea pueden convertirse en depósitos bajo ciertas condiciones de temperatura, y por lo tanto les impide activarse.
Los resultados de esta investigación han proporcionado una guía vital para el desarrollo de capas de GaN de tipo p dopadas con iones. Además, las técnicas desarrolladas durante este proyecto para el análisis de distribuciones de impurezas son aplicables no solo en obleas homogéneas sino también en dispositivos GaNmateriales con estructuras variables. Por lo tanto, el uso de estas técnicas puede acelerar el desarrollo de dispositivos GaN de alto rendimiento.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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