“…, 表现为深层受体 [76] ; C 掺杂浓度过 量后, GaN 中形成了大量的 Ga 位 C(C Ga )作为供体, 补偿 C N , 从而降低深层受体的浓度 [77][78] 。C N 在 2.2 eV 附近产生黄色发光带, 在 2.9 eV 附近产生蓝 色发光带(C N 跃迁发光过程见图 9(c)) [79][80] 。C 掺杂 虽然会产生与掺杂浓度相关的缺陷 [81] (见图 9(d)), 但不会对 GaN 晶体的应力和位错增值产生影响, 即 使 C 杂质浓度超过 1×10 19 cm -3 , GaN 材料也能保持 良好的晶体质量 [8] , 适度的碳掺杂甚至可能通过更 无 机 材 料 学 报 第 38 卷 图 9 C 掺杂 GaN Fig. 9 C-doped GaN (a) Formation energy versus Fermi level for C Ga and C N in GaN: Ga-rich conditions (left), and N-rich conditions (right) [79] ; (b) C N impurity model in GaN [79] ; (c) Optical transitions of C N in GaN [79] ; (d) Defect density as a function of C concentration [81] ; (e) Temperature-dependent resistivity for C doped GaN [82] ; (f) Concentrations of carbon, oxygen, and silicon in C-doped GaN layers versus the input mole fraction of pentane [82] 强地降低边缘位错密度来提高晶体质量 [82] 。通过控 制 C 前驱体的输入分压调控 C 掺杂浓度可以获得高 达 10 10 Ω•cm 的室温电阻率(图 9(e, f))。 此外, 有详细 的光电离光谱学研究表明, C 杂质与 HEMT 设备中的 陷阱中心相关, 会导致设备的电流崩塌 [83] , C N 作为 一个深层受体补偿 n 型背景杂质, 抑制高电场下的 泄漏电流, 从而提高击穿电压; 当掺杂浓度过高时, 深能级受体对 n 型背景杂质的补偿受到 C Ga -C N 自补 偿效应的抑制, 进而降低击穿电压 [77,84] 。 2021 年上海理工大学的赖云和镓特半导体科 技有限公司的 Luo 等 [85] 利用 HVPE 以浓度为 5%的 甲烷气体为掺杂源, 成功制备了 4 英寸高质量自支 撑半绝缘 GaN 晶圆片, 位错密度低于 10 6 cm -2 , 电 阻率>10 9 Ω•cm。Lyons 等 [86]…”