BST/AlGaN/GaN铁电/半导体异质结构二维电子气研究

摘要

采用自洽计算方法对BST/AlGaN/GaN铁电/半导体异质结构中二维电子气进行研究,通过计入铁电极化随电场变化的非线性关系,模拟了对该异质结构进行"极化/退极化"(加负/正偏压)后,由铁电极化偶极子翻转导致的二维电子气浓度的变化情况。当对BST/AlGaN/GaN异质结构进行"极化"后,BST极化偶极子部分反转使得BST/AlGaN界面处感生高浓度负极化电荷,对二维电子气产生耗尽作用,而由于极化钉扎作用,此时BST的平均极化方向仍与Al-GaN中极化方向相同。当对异质结构进行"退极化"后,BST极化偶极子排列与AlGaN中极化方向相同,二维电子气浓度增加。随AlGaN势垒层厚度减小,BST极化对二维电子气的调制作用增强。另外,通过C-V测量方法对BST/AlGaN/GaN样品进行小范围电压扫描发现C-V曲线呈逆时针滞回方向,证实了铁电体极化对二维电子气的调制作用。