【前沿技術(shù)】2D電子氣的成功可視化

以下文章來源于ACT化合物半導(dǎo)體 ，作者化合物半導(dǎo)體雜志

日本團(tuán)隊(duì)在GaN基半導(dǎo)體界面直接觀察2D電子氣

由Naoya Shibata領(lǐng)導(dǎo)的東京大學(xué)的一個(gè)小組與索尼合作，成功地直接觀察到了在GaN基半導(dǎo)體界面積累的2D電子氣。

基于GaN的器件被用作高效的LED和激光二極管。由于其高介電擊穿強(qiáng)度和飽和電子速度，它們有望被用作下一代通信高頻器件和功率轉(zhuǎn)換功率器件。

特別是，GaN HEMT在半導(dǎo)體界面處產(chǎn)生一層被稱為2D電子氣的累積電子。電子可以在該層中高速移動(dòng)，這使得HEMT非常適合高頻操作。

這種2D電子氣的細(xì)節(jié)對(duì)半導(dǎo)體器件的性能至關(guān)重要，并且已經(jīng)通過間接實(shí)驗(yàn)或理論計(jì)算進(jìn)行了估計(jì)。然而，對(duì)這些現(xiàn)象的直接觀察和確認(rèn)是具有挑戰(zhàn)性的。

在這項(xiàng)研究中，研究小組將無磁場(chǎng)原子分辨率STEM（MARS）與新開發(fā)的傾斜掃描系統(tǒng)和超高靈敏度、高速分割型探測(cè)器相結(jié)合，直接觀察在GaN/AlInN異質(zhì)界面積累的2D電子氣。

該小組使用原子分辨率差分相位對(duì)比（DPC）方法進(jìn)行了觀測(cè)，這是一種由Shibata等人開發(fā)的原子級(jí)電磁場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)。

他們成功地將積聚在半導(dǎo)體界面幾納米寬區(qū)域的2D電子氣可視化并量化。這些進(jìn)步使得能夠控制2D電子氣，并有望進(jìn)一步提高晶體管的性能。

研究人員報(bào)告稱，這些發(fā)現(xiàn)使控制2D電子氣的高性能高頻/功率器件得以開發(fā)，從而在半導(dǎo)體器件的界面分析和控制方面帶來了創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)

'Real-space observation of a two-dimensional electron gas at semiconductor heterointerfaces' by Satoko Toyama et al; Nature Nanotechnology (2023)

審核編輯黃宇