基于InSb的高性能高电子迁移率晶体管，生长在GaAs衬底上

《Crystal Growth & Design》：High-Performance InSb-Based High-Electron-Mobility Transistors Grown on a GaAs Substrate

该研究提出高迁移率二维电子气（2DEG）的优化策略，通过调控InAlSb势垒层Al组分（0.1）和量子阱宽度（1.8μm缓冲层），结合应力InAlSb中间层抑制微 twins（MTs）形成，实现位错密度1.8×10? cm?2。采用MBE生长工艺，将delta掺杂温度降至340°C并添加低温InAlSb保护层，最终获得1.9×1012 cm?2 2DEG浓度和35615 cm2/V·s高迁移率。

　　

本文描述了一种针对生长在GaAs衬底上的高性能InSb/InAlSb异质结场效应晶体管（HEMT）结构的综合优化策略，该策略旨在同时实现高二维电子气（2DEG）浓度和高迁移率。优化过程首先从对活性区域的系统模拟开始，包括优化InAlSb势垒层中的Al成分以增强2DEG的束缚效应，以及调整量子阱宽度以减少子带间散射。理论预测该结构的2DEG浓度可超过1 × 10¹² cm^–2，同时保持较高的迁移率。随后，研究人员对GaAs与InSb之间的缓冲层进行了优化。双晶X射线衍射和原子力显微镜实验表明，当InSb/In_0.9Al_0.1Sb超晶格直接沉积在GaAs衬底上时，50个周期的超晶格结构能有效缓解晶格失配问题。在较厚的In_0.9AlSb缓冲层中引入应力掺杂的In_0.85Al_0.15Sb层后，一方面降低了位错过滤效率，另一方面抑制了微孪晶（MTs）的形成。在经过优化的1.8 μm厚缓冲层上生长的InSb量子阱中，位错密度达到了1.8 × 10⁸ cm^–2。最后，在完整的MBE（分子束外延）生长过程中，通过将掺杂温度降至340 °C并加入低温InAlSb保护层，我们成功制备出了电性能得到优化的InSb HEMT结构，其2DEG浓度为1.9 × 10¹² cm^–2，迁移率为35,615 cm²/V·s。