日本团队在GaN基半导体界面直接观察2D电子气
由Naoya Shibata领导的东京大学的一个小组与索尼合作,成功地直接观察到了在GaN基半导体界面积累的2D电子气。
基于GaN的器件被用作高效的LED和激光二极管。由于其高介电击穿强度和饱和电子速度,它们有望被用作下一代通信高频器件和功率转换功率器件。
特别是,GaN HEMT在半导体界面处产生一层被称为2D电子气的累积电子。电子可以在该层中高速移动,这使得HEMT非常适合高频操作。
这种2D电子气的细节对半导体器件的性能至关重要,并且已经通过间接实验或理论计算进行了估计。然而,对这些现象的直接观察和确认是具有挑战性的。
在这项研究中,研究小组将无磁场原子分辨率STEM(MARS)与新开发的倾斜扫描系统和超高灵敏度、高速分割型探测器相结合,直接观察在GaN/AlInN异质界面积累的2D电子气。
该小组使用原子分辨率差分相位对比(DPC)方法进行了观测,这是一种由Shibata等人开发的原子级电磁场观测技术。
他们成功地将积聚在半导体界面几纳米宽区域的2D电子气可视化并量化。这些进步使得能够控制2D电子气,并有望进一步提高晶体管的性能。
研究人员报告称,这些发现使控制2D电子气的高性能高频/功率器件得以开发,从而在半导体器件的界面分析和控制方面带来了创新。
参考文献
'Real-space observation of a two-dimensional electron gas at semiconductor heterointerfaces' by Satoko Toyama et al; Nature Nanotechnology (2023)
审核编辑黄宇
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