GaN是什么

GaN 即氮化镓，属第三代半导体材料，六角纤锌矿结构。GaN 具有禁带宽度大、热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性，是现在世界上人们最感兴趣的半导体材料之一。

GaN 基材料在高亮度蓝、绿、紫和白光二极管,蓝、紫色激光器以及抗辐射、高温大功率微波器件等领域有着广泛的应用潜力和良好的市场前景。

GaN 基材料的应用

gan 基材料具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速度大和介电常数小等特 点,gan 基材料可以用于制造蓝、绿、紫和白光二极管,蓝色和紫色激光器,以及高频、大功率电子器件和紫外光探测器等等。二极管的制造技术已经比较成熟并且已经初步商品化。激光器的进展也非常迅速,正在走向商品化。其他器件如 gan 基的 fet、hemt、hbt 和 uv 光传感器也已开发出来。

GaN 及其三元化合物的基本特性

GaN 基材料主要包括 GaN 及其与 InN、AlN 的合金,其禁带宽度覆盖整个可见光及紫外光谱范围。GaN 及其三元化合物通常是以六方对称性的纤锌矿结构存在,但在一定条件下也能以立方对称性的闪锌矿结构存在。2 种结构的主要差别在于原子层的堆积次序不同,因而电学性质也有显着差别。由于闪锌矿结构的 gan 不稳定,用于器件的一般都是纤锌矿结构。表 1 给出了 2 种结构的 GaN 及 inn、 aln 的带隙宽度和晶格常数。

对于 ingan、al gan 等三元化合物的各项参数可以用插值法估算: 　GaN 是 GaN 基半导体材料中的基本材料,也是研究最多的 Ⅲ族氮化物材料。gan 材料非常坚硬,其化学性质非常稳定,在室温下不溶于水、酸和碱,其熔点较高,约为 1700 ℃。GaN 的电学性质是决定器件性能的主要因素。

电子室温迁移率可达 900 cm 2 / 。较好的 GaN 材料的本底 n 型载流子浓度可以降到 10 16 / cm 3 左右。由于 n 型本底载流子浓度较高,制备 p 型 样品的技术难题曾经一度限制了 GaN 器件的发展。akasaki 等人和 nakamura 等人分别通过低能电子束辐照( ieebi) 和热退火处理技术,实现掺 mg 的 gan 样品表面 p – 型化。已经可以制备载流子浓度在 10 11 至 10 20 / cm 3 的 p – 型 gan 材料。