由名古屋大學等機構組成的先端國際共同研究推進事業(ASPIRE)國際共同研究團隊,開發出在維持薄膜p型氮化鎵(p型GaN)表面平坦度的同時,形成低電阻歐姆接觸的技術。GaN屬於寬能隙半導體,應用於光電元件、功率元件與高頻元件等領域,若要降低元件工作電壓、提高效率,就必須在p型GaN與金屬電極之間形成低電阻的歐姆接觸。本次研究團隊利用射頻濺鍍,形成厚度8 ~ 9 nm的鎂金屬膜,在不設置覆蓋層的條件下,實施600℃、5分鐘的軟退火,透過減少鎂用量與受熱量的方式,成功在維持平坦度的同時,於表面形成高濃度鎂摻雜層,並透過鎂表面濃度與價帶頂端位置偏移的狀況,確認能帶彎曲確實有所改變,降低了金屬/p型GaN界面的電洞注入障壁。
比較本次製程與50 nm膜厚的傳統退火製程,發現較薄的濺鍍厚度可以維持表面平坦度,顯示鎂膜厚度是抑制表面粗糙度的重要因素,並發現50 nm膜厚傳統退火條件下,片電阻增加至30倍,推測是鎂與GaN發生反應,導致表面粗化,同時造成電學特性大幅劣化。另外,軟退火也改善了準垂直型p-i-n二極體的順向電洞注入特性,並在逆向特性方面,達成超過800 V的崩潰電壓,相當於估計峰值電場約2 MV/cm,同時也未觀察到逆向漏電流增加。上述結果證實,研究團隊開發的方法能在維持薄膜p型GaN層表面平坦度、載子傳輸特性,以及高崩潰電壓的同時,形成低電阻的歐姆接觸。