【Nature Communications】GaN外延层中位错辅助的电子和空穴输运

2025年7月18日，中国科学院微电子研究所的Yixu Yao、Sen Huang等人在《Nature Communications》期刊发表了题为《Dislocation-assisted electron and hole transport in GaN epitaxial layers》的文章。该研究基于低温光致发光光谱、导电原子力显微镜、静电原子力显微镜、深能级瞬态谱和等温电容瞬态技术等多种实验方法，深入研究了氮化镓（GaN）外延层中螺位错（TSDs）和刃位错（TEDs）对电子和空穴输运的不同影响机制。实验结果表明，螺位错通过形成水平电子势垒和垂直浅势阱促进电子泄漏，而刃位错通过引入扩展的空穴陷阱能级并与碳掺杂缓冲层中的缺陷相互作用，增强了空穴输运。研究发现，总位错密度较高的器件由于刃位错比例较高，能有效减轻由螺位错引起的电子捕获，从而表现出更少的电流崩溃退化。这项研究不仅为长期以来关于位错在载流子输运中作用的争议提供了明确的证据，而且为优化GaN外延生长、缺陷工程以及开发基于位错增强的半导体器件提供了重要见解，对提升GaN基电子器件的性能和可靠性具有重要意义。