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GaN基异质结中2DEG的散射机制作者：张子砚智辅
来源：《科技风》2018年第22期 手指灯 摘要：采用了雷丁平衡方程描述GaN/AlGaN中2DEG系统，总结GaN基异质结中2DEG的散射机制，主要的散射机制有电离杂质散射、压电散射及合金无序散射等。分析了各散射机制对2DEG输运的影响。
关键词：GaN；2DEG；散射机制；异质结
1 绪论
近年来，GaN半导体材料以其宽禁带、强击穿电场、高电子迁移率等优越的物理特性，在电子器件领域得到了迅速的发展。GaN基器件更适合工作在高温、高压和高频等复杂条件下。AlGaN/GaN 异质结界面由于极化效应形成了高密度、高迁移率的二维电子气（2DEG）。2DEG的迁移率大于2000cm2/C，远大于不掺杂的本征GaN材料的迁移率。而GaN/AlGaN/GaN 双异质结由于量子阱的束缚作用，其2DEG的迁移率还要高。因此，GaN基的器件有良好的大功率和高频特性，成为无线通信、电力电子等领域的核心器件。 连接扣件 本文用雷丁平衡方程来描述GaN/AlGaN异质结2DEG系统，总结其受到的散射机制，主要有杂质散射、声学波形变散射、声学波压电散射、界面粗糙散射等。在低场下，2DEG迁移率受各种散射的影响。
2 AlGaN/GaN 异质结2DEG的平衡方程
AlGaN/GaN 异质结中，由于极化效应能够在异质结中形成很强的内建电场，调制了异质结的能带结构，是异质结界面GaN侧的量子阱变得又深又窄，吸引自由电子积聚到势阱中形成二维电子气。因此，AlGaN/GaN 异质结中，即使未掺杂，也能够形成密度达量级的二维电子气。势阱中的2DEG是量子化的，形成一系列的子带。2DEG第n个子带的电子波函数为：
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（2.1）
其中和分别为二维波矢和位矢。
根据平衡方程理论，2DEG的运动可以被分离为质心的力学运动和相对电子的统计运动两部分，用电子质心运动和相对电子温度两个参量来描述实际系统的状态。在稳态下， 描述2DEG系统的平衡方程为：
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