一种砷化镓赝配高电子迁移率晶体管外延材料

摘要

本发明是一种砷化镓赝配高电子迁移率晶体管外延材料，是一种具有双AlAs薄插入层的砷化镓赝配高电子迁移率晶体管外延材料的异质结构。其结构是在衬底层上通过分子束外延或者金属有机化学气相沉积依次逐层生长的：未掺杂的AlGaAs缓冲层；δ掺杂层；未掺杂的AlGaAs隔离层；未掺杂的AlAs插入层；未掺杂的InGaAs沟道层；未掺杂的AlAs插入层；δ掺杂层；未掺杂的AlGaAs势垒层；未掺杂的GaAs帽层。优点：采用本发明所述外延材料制备的砷化镓赝配高电子迁移率晶体管，能有效的强化电子输运的二维特性，提高沟道电子迁移率，提高器件的功率附加效率（PAE）并且改善器件的线性特性。

主权项

一种砷化镓赝配高电子迁移率晶体管的外延材料，其特征是从半绝缘砷化镓、半绝缘硅、半绝缘锗或蓝宝石中选出一种作为衬底层（1），在该衬底层（1）上通过分子束外延或者金属有机化学气相沉积依次逐层生长未掺杂的AlGaAs缓冲层（2）、第一δ掺杂层(3)、AlGaAs隔离层（4）、第一AlAs插入层（5）、InGaAs沟道层（6）、第二AlAs插入层（7）、第二δ掺杂层(8)、AlGaAs势垒层（9）、GaAs帽层（10），所述的第一AlAs插入层（5）与InGaAs沟道层（6）晶格常数匹配的InGaP层，未掺杂，厚度为1～5nm；第二AlAs插入层（7）与InGaAs沟道层（6）晶格常数匹配的InGaP层，未掺杂，厚度为1～5nm；所述的衬底（1）为半绝缘砷化镓衬底，或是半绝缘硅、半绝缘锗和蓝宝石中的一种；所述的AlGaAs缓冲层（2）、AlGaAs隔离层（4）、InGaAs沟道层（6）三元/多元材料外延层，其组分记做AlxGa1‑xAs、InxGa1‑xAs，其中x取值在0到1之间；所述的AlGaAs缓冲层（2）为多层结构，未掺杂，各AlGaAs子层中的Al和Ga组分并不恒定，最上面的子层AlxGa1‑xAs晶格常数要求与InGaAs沟道层（6）匹配，x取值0.2～0.8；缓冲层（2）是Al组分渐变的多层结构，或是AlxGa1‑xAs/GaAs的周期结构，总厚度为250nm～400nm,子层厚度为10～40nm；所述的第一δ掺杂层(3)，其采用硅杂质掺杂，掺杂浓度为1.00×1012 cm‑2～3.00×1012 cm‑2；所述的AlGaAs隔离层（4），未掺杂，AlxGa1‑xAs晶格常数要求与InGaAs沟道层（6）匹配，x取值0.2～0.8，厚度为2～5nm；所述的InGaAs沟道层（6），未掺杂，InxGa1‑xAs材料中，x取值0.1～0.6，厚度为5～40nm；所述的第二δ掺杂层(8)，其采用硅杂质掺杂，掺杂浓度为2.00×1012 cm‑2～5.00×1012 cm‑2；AlGaAs势垒层（9），未掺杂，AlxGa1‑xAs晶格常数要求与InGaAs沟道层（6）匹配，x取值0.2～0.8，厚度为10～50nm；GaAs帽层（10），未掺杂，厚度为1～20nm。