As/GaAs ¦ s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (high electron mobility transistor; HEMT) ½ ¨ ¸ _

(1)

(2008¸ 4 Z 4 25{ ~ Ã Î6 þ j7 r 8 Z 4 27{ ~ Ã Î6

Al

0.3

Ga

0.7

As/GaAs ¦ s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (high electron mobility transistor; HEMT) ½ ¨ ¸ _

: £ ¤$ í ` ¦ : r ¸ 18-300 K # 3 0 A\ " f electroreflectance (ER) ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð ¸ % i . © : r ER ñ\ " f

H 1.41, 1.80 x 9 1.75 eV\ " f_ 3> h_ x ß ¼ ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 . s x ß ¼[ þ t É r GaAs, AlGaAs x 9 GaAs_ spin-orbital splitting \ ' aº ) a ñs % 3 . Õ ªo ¦ 8 £ ¤& ñ ) a Franz-Keldysh oscillations (FKO) ÐÂ Ò' ,

%

i ~ ½ Ó ¾ Ó s # QÛ ¼ · ú (V

dc

) s 7 £ x < Ê\ > l © _ [ jl H 7 £ x % i . ¢ ¸ô Ç V

dc

=−7 V Â Ò

H \ " f GaAs ñ ÐÂ Ò' 2 " é ¶ Û ¼ (2DEG)_ ñ ì r o ÷ &% 3 Ü ¼ 9, ª ô Ç : r ¸\ " f 2DEG 0

l

x ¸ (N

2D

)\ ¦ ½ ¨ % i .

PACS numbers: 78.40.Fy

Keywords: AlGaAs/GaAs ¦ s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' , l ì ø Í Ö ¦, 2 " é ¶ Û ¼

I. " e Â ] Ø

ì

ø Í ¸^ \ Å Òl & h [ O 1 l x` ¦ # l · F g < Æ& h _

o\ ¦ 8 £ ¤& ñ H ¸ ì rF g < Æ [1] É r V , o 6 x ÷ & ¦ e

. ¸ ì rF g < Æ_ ô Ç ì r À Ó electroreflectance (ER)Z O

É

r ì ø Í ¸^ \ l © ` ¦ # / B N ç ß 8 £ x _ l ©

`

¦ ¸r v ¦ s \ É r ì ø Í Ö ¦ _ o\ ¦ 8 £ ¤& ñ H ~ ½ Ó Z O

s . ER ñ\ " f Franz-Keldysh oscillations (FKO) _

1 l x Å Òl H / B N ç ß 8 £ x ? /\ " f l © õ ' aº s e Ü

¼ 9 [2], s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸\ " f H FKO H s 7 á x] X ½ + Ë

>

\ + þ A$ í ) a / B N ç ß 8 £ x \ _ K µ 1 ÏÒ q tô Ç [3].

"

f s # QÛ ¼ · ú (V ^dc ) 7 £ x \ É r FKO _ o ÐÂ Ò' AlGaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸_ / B N ç ß 8 £ x \ " f + þ A$ í

)

a > l © o\ ¦ \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º e .

AlGaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸\ " f 2 " é ¶ Û ¼ (two dimensional electron gas; 2DEG) \ @ /ô Ç ½ ¨ H t 5

Å

q ÷ &# Q M ® o . Sydor 1 p x [4,5] É r GaAs cap8 £ x _ \ g A\

É r AlGaAs/GaAs â > \ " f_ + þ A oü < differen- tial photoreflectance (DPR)Z O Ü ¼ Ð 8 £ ¤& ñ ô Ç õ \ ¦ q §

# 2DEG_ > r F \ ¦ S X % i . Hwang 1 p x [6] É r Al- GaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë_ \ g A ´ òõ \ ¦ photoreflectance (PR) Ð ½ ¨ % i ¦, Zamora 1 p x [7] É r Y Us $ _ g Ë >È Ò U · s

\ É r PR ñ_ s \ ¦ : x K AlGaAs/GaAs ¦

s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (high electron mobility transistor;

∗

E-mail: [email protected]

HEMT) _ 2DEG ñ\ ¦ ' a ¹ 1 Ï % i . 7 £ ¤, 2DEG ü < × æ^ o ?

)

a ñ_ H" é ¶` ¦ ] j < ÊÜ ¼ Ð+ 2DEG ñ\ ¦ " î S X >

'

a ¹ 1 Ï½ + É Ã º e . s ü < ° ú s AlGaAs/GaAs HEMT_

½

¨ H Å Ò Ð PR, DPRõ ° ú É r F g& h # l " é ¶` ¦ 6 x # z ´ +

« > % i Ü ¼ 9, ER` ¦ s 6 x ô Ç ì r$ 3 É r p q ô Ç z ´& ñ s .

: r 7 Hë H \ " f H Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs HEMT ½ ¨ ¸\ @ / ô

Ç : £ ¤$ í ` ¦ ERZ O Ü ¼ Ð ¸ % i . % i ~ ½ Ó ¾ Ó V ^dc 7 £ x r FKO _ 1 l x Å Òl o ¦ [ jl y è < Ê\ GaAs _ ñü < × æ^ o ?÷ &# Qe ~ 2DEG ñ GaAs { ç

ß \ -t Å Ò0 A\ " f # QL : x ß ¼ Ð ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 . Õ ªo ¦

: r ¸ o\ É r 2DEG 0 l x ¸\ ¦ ¸ % i .

II. ÷ m Ç ] M ö

: r ½ ¨\ 6 x ) a r « Ñ H MBEZ O Ü ¼ Ð ì ø Í] X $ í GaAs l

ó ø Í0 A\ $ í © : r ¸ 580 ^◦ C \ " f ¢ - aØ æ8 £ x Ü ¼ Ð Ô ¦í HÓ ü t s '

÷ &t · ú § É r GaAs\ ¦ 700 nm ¿ ºa Ð $ í © % i . Õ ª 0 A

\

Ô ¦í HÓ ü t s ' ÷ &t · ú § É r 10 nm _ Al 0.3 Ga 0.7 As / B N ç ß 8

£

x` ¦ $ í © ô Ç Ê ê, Sis ¸i ç ) a 50 nm _ Al ^0.3 Ga 0.7 As 8 £ x õ

10 nm_ GaAs 8 £ x` ¦ $ í © % i . ER 8 £ ¤& ñ ` ¦ 0 A # H 3 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O (1 : 1 : 38) D ¥ ½ + Ë 6 xÓ o\ " f 6ì r 1 l x î

ß d y ` ¦ ô Ç Ê ê, Schottkyü < ohmic ] X ½ + ËÜ ¼ Ð y y Auü <

Au-Ge` ¦ / B N 7 £ x Ã Ì % i . r « Ñ_ é ß ¸ H Fig. 1 õ ° ú

. ER 8 £ ¤& ñ É r ¸ · ú (V ac )` ¦ 0.8∼5 V Ð or &

ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, V ac \ ¦ { 9 & ñ > ô Ç Ê ê, dc s # QÛ ¼

-200-

(2)

Fig. 1. A schematic sample structure with contact con- figuration.

· ú (V dc )` ¦ −9∼4 V Ð or & ER ñ_ o\ ¦ ' a 8

£

¤ % i . 8 £ ¤& ñ r ¸ Å Ò Ã º H 1 kHz Ð ¦& ñ % i ¦,

¸ F g " é ¶ Ü ¼ Ð 250 W_ ) í Û ¼J $ -½ + É Ð p Ï þ á Ô\ ¦ 6 x % i

.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Fig. 2 H Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs HEMT ½ ¨ ¸_ © : r ER Û

¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ ? /% 3 . Õ ªa Ë >\ " f Ð H ü < ° ú s 1.41, 1.80 x 9 1.75 eV\ " f ' a8 £ ¤ ) a ñ[ þ t É r y y GaAs, AlGaAs x 9 GaAs_ spin-orbital splitü < ' aº ) a ñs

. y ñ_ & ñ S X ô Ç \ -t ° ú כ` ¦ ½ ¨ l 0 AK 6 £ § õ

° ú

É r Aspnes _ $ l © % ò % i \ " f_ 3 p ì r+ þ AI _ < Ê Ã

ºd [4]Ü ¼ Ð x h A` ¦ % i .

∆R R = Re

p

X

j=1

C j e ^iθ

^j

(E − E g + iΓ j ) ⁻ⁿ (1)

#

l " f E ^g H { ç ß \ -t , Γ ^j H ¨ î ò ø Í , C ^j H ; ¤, θ j H 0 A © ` ¦ y y · p . n É r e > & h + þ AI \ _ > r H

+ þ A Ð n=2.5_ ° ú כ` ¦ 6 xÙ þ ¡ ¦, s H 3 " é ¶ { ç ß s

\ K { © ) a . d (1)` ¦ s 6 x # x h Aô Ç õ 1.413 eV _

ñ H ¸i ç ÷ &t · ú § É r ¢ - aØ æ8 £ x GaAs _ { ç ß \ - t

E g (GaAs) s 9, 1.755 eV H GaAs _ spin-orbital split (E g + ∆E) ñs . Õ ªo ¦ AlGaAs_ { ç ß \ -t E g (AlGaAs) H 1.804 eV s ¦, Al ¸$ í q (x) H 0.30 s % 3

. ô Ç¼ # , FKO H ¸i ç ) a ì ø Í ¸^ r « Ñ_ / B N ç ß 8 £ x \

"

f ' a ¹ 1 Ï½ + É Ã º e H X < [8], E ^g (GaAs) Å Ò0 A_ FKO H r « Ñ

$ í

© õ & ñ × æ \ _ ¸ t · ú § É r ¢ - aØ æ8 £ x _ ¸i ç \ _ K

è ß כ Ü ¼ Ð « Ñ ) a . " f E g (GaAs) Å Ò0 A_ FKO x

ß ¼[ þ t õ x h A õ { 9 u t · ú § H . Fig. 3 É r ¸

· ú (V ^ac ) _ 7 £ x \ É r ER ñ_ o\ ¦ ? /% 3

. · ú s 7 £ x < Ê\ y ñ_ + þ AI H _ o\ O s

[ jl ë ß 7 £ x % i . s H Bhattacharya 1 p x [9] _ õ

Fig. 2. ER spectra of the Al _0.3 Ga _0.7 As/ GaAs HEMT at the room temperature.

ü

< { 9 u ô Ç . Õ ª Q E g (GaAs) s © _ \ -t \ " f ¢ - a ë

ß ô Ç ñ =/ B G ÷ &# Q z ¤ H X <, s H z ´+ « >\ 6 x ) a r

« Ñ_ ½ ¨ ¸ bulk ¢ ¸ H é ß { 9 8 £ x s 8 £ x ½ ¨ ¸\ ¦ t

l M :ë H s . 7 £ ¤, ) a l © \ @ /ô Ç r « Ñ\ ¦ ½ ¨$ í

H y 8 £ x _ ½ × ¼ ô a & ñ ¸ ² ú " f s [ þ t ç ß _ © ñ 6

x \ _ K ñ o H כ s .

Fig. 4 \ " f H ¸ · ú s { 9 & ñ (V _ac =1V) ½ + É M :, Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs HEMT r « Ñ_ í H ~ ½ Ó ¾ Ó V ^dc \ É r ER ñ_ o\ ¦ ? /% 3 . V dc 7 £ x < Ê\ y

ñ[ þ t _ 0 Au H _ o\ O s [ jl ë ß y è % i . Õ ª o

¦ GaAs_ FKO ñ H 1 l x Å Òl Â ú ª t ¦ [ jl ¸ y

è H כ ` ¦ ^ ¦ Ã º e . s Qô Ç & ³ © É r í H ~ ½ Ó ¾ Ó V dc \ _

K r « Ñ ? /Â Ò_ / B N ç ß 8 £ x ; ¤ _ y è Ð > l © s

y è l M :ë H s . % i ~ ½ Ó ¾ Ó V ^dc \ É r ER ñ_

o H Fig. 5 ü < ° ú . V dc 7 £ x < Ê\ í H ~ ½ Ó ¾ Óõ ð

ø Ít Ð ì ø Í& h ñ_ [ jl y è H ì ø Í , FKO _

1 l x Å Òl 7 £ x % i . s H V dc 7 £ x < Ê\ r

« Ñ ? /\ + þ A$ í ) a / B N ç ß 8 £ x _ ; ¤ s 7 £ x # > l

© s 7 £ x l M :ë H s [9].

" f Fig. 4ü < 5_ z ´+ « > õ H Aspnes [11] Å Ò © ô

Ç ü < ° ú s V dc \ É r r « Ñ_ l x 9 F g < Æ& h ´ òõ H

~

½ Ó ¾ Ó\ ' a > \ O s Õ ª ß ¼l \ _ > r % i . Õ ªo ¦ V dc 7 £ x

(3)

Fig. 3. ER spectra of Al _0.3 Ga _0.7 As/ GaAs HEMT for various modulation voltages (V _ac ) at room temperature.

\ É r ñ_ y èÖ ¦ É r í H ~ ½ Ó ¾ Ó_ â Ä º % i ~ ½ Ó ¾ Ó_

â

Ä º Ð 8 ß ¼ . s Qô Ç õ H Wang 1 p x [2] _ õ ü <

{ 9

u % i .

%

i ~ ½ Ó ¾ Ó V ^dc 7 £ x < Ê\ E ^g (GaAs) \ " f ¦\ - t

Ð 30 meV & ñ ¸ b # Q / B M \ " f Æ Ò& h + þ A (A) s

' a8 £ ¤ ÷ &% 3 . A_ H" é ¶ É r Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs â >

\

+ þ A$ í ) a 2DEG \ ' aº ) a ñs [4–7]. t F K t 2DEG ñ\ ¦ ì r o l 0 Aô Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð H Y Us $ _ g Ë >È Ò U

·s , r « Ñ_ \ g A 1 p x` ¦ 6 x % i . 7 £ ¤, 2DEG ü < × æ^ o ? ) a

ñ_ H" é ¶` ¦ ] j < ÊÜ ¼ Ð+ 2DEG_ ñ\ ¦ " î S X >

'

a ¹ 1 Ïô Ç כ s . % i ~ ½ Ó ¾ Ó V dc 7 £ x \ FKO_ 1 l x Å Ò l

H 7 £ x ¦ [ jl H y è % i [10]. " f Fig. 2\

"

f Ð H ü < ° ú s GaAs ñü < × æ^ o ?÷ &# Q e ~ 2DEG

ñ Fig. 5_ õ ü < ° ú s ì r o ÷ &# Q z ¤ . s % ! 3 2DEG ñ GaAs ñü < × æ^ o ?÷ &# Q e l M :ë H \ Fig.

5 \ " f 1 p x ç ß Ü ¼ Ð ½ + É FKO_ 1 l x Å Òl { 9 & ñ

t · ú §> H כ s . ì r o ) a 2DEG ñ_ \ - t

ü < · ú ¡" f ½ ¨K E _g (GaAs) ÐÂ Ò' AlGaAs/GaAs â >

\ + þ A$ í ) a 2DEG % ò % i _ 0 l x ¸ H

E ^2DEG _i = E _c ^GaAs − E _v ^GaAs + E ^W _i (2)

= E ^GaAs _g + (2m∗) ^−1/3 (~e ² N 2D /) ^2/3 r i

Fig. 4. ER spectra of Al _0.3 Ga _0.7 As/ GaAs HEMT at various forward dc bias voltages.

Fig. 5. ER spectra of Al 0.3 Ga 0.7 As/ GaAs HEMT at

various reverse dc bias voltages.

(4)

Fig. 6. The temperature dependence of Al _0.3 Ga _0.7 As/

GaAs HEMT.

Ü

¼ Ð è q Ã º e . # l " f E g ^GaAs H GaAs _ { ç ß

\

-t s ¦, m ^∗ É r Ä »´ ò | 9 | ¾ Ó, ~ H Planck © Ã º, N 2D H 2DEG 0 l x ¸s 9, r 0 = 2.238, r 1 = 4.087, r 2 = 5.520, ... s [12]. d (2) H E _g ^GaAs ü < E i ^2DEG _ \ -t \ ¦ · ú M

:, 2DEG 0 l x ¸\ ¦ > í ß ½ + É Ã º e 6 £ §` ¦ _ p ô Ç . Õ ªo ¦ s

\ -t H d (1)` ¦ s 6 x % i Ü ¼ 9, E g ^GaAs ü < E i ^2DEG _ n É r y y 2.5ü < 3` ¦ @ /{ 9 % i . V ^dc =−9 V \ " f " î S X

>

ì r o ) a A ñ ÐÂ Ò' ½ ¨ô Ç 2DEG_ 0 l x ¸ (N ^2D ) H 1.6

× 10 ¹¹ /cm ² s % 3 Ü ¼ 9, s ° ú כ É r Hwang 1 p x [6] s ½ ¨ô Ç 3.92

× 10 ¹¹ /cm ² Ð ç ß & h % 3 . ñ A_ : r ¸ _ > r$ í ` ¦

¸ l 0 AK : r ¸ 18-300 K_ # 3 0 A\ " f ' a8 £ ¤ ) a ER Û ¼

&

7 à Ô! 3 [ þ t` ¦ Fig. 6 \ ? /% 3 . : r ¸ y è < Ê\ x

ß ¼ A_ [ jl 7 £ x ¦, GaAs ñü < " î S X > ì r o

÷

&# Q z ¤ . s H $ : r Ü ¼ Ð ° ú Ã º2 ¤ \ P \ -t \ _ K

H \ P & h í 7 H _ y è Ð K 2DEG ? /Â Ò ü <

_

H s [13]. Õ ªo ¦ E g (GaAs) ü < x ß ¼ A_ \ -t s

H : r ¸\ 7 £ x % i . d (2)\ ¦ s 6 x # 2DEG _

0 l x ¸\ ¦ : r ¸\ ? / Fig. 7õ ° ú . Õ ªa Ë >Ü ¼

< Ê` ¦ · ú Ã º e .

Fig. 7. Temperature dependence of the 2DEG concen- tration.

IV. + s Ç Â ] Ø

1.413, 1.755, 1.804 eV\ " f ' a8 £ ¤ ) a x ß ¼ H y y GaAs, spin-split orbital, Al 0.3 Ga 0.7 As ü < ' aº ) a ñs . ¸

· ú (V ^ac ) _ 7 £ x \ y x ß ¼_ 0 Au H _ t

½ × ¼ ô a s \ l ô Ç . s # QÛ ¼ · ú (V ^dc ) s 7 £ x

½ + ÉÃ º2 ¤ ^ & h ñ í H ~ ½ Ó ¾ Óõ % i ~ ½ Ó ¾ Ó ¸¿ º y è

% i . Õ ªo ¦ FKO_ 1 l x Å Òl H % i ~ ½ Ó ¾ Ó · ú s 7 £ x

½ + ÉÃ º2 ¤ U ´# Qt ¦ Õ ª [ jl H y èô Ç . s H / B N ç ß 8

£

x ; ¤ s % i ~ ½ Ó ¾ Ó · ú 7 £ x \ V , # Q4 R r « Ñ_ F gf ¨ Ã

^ o

\

" f V dc =−9V{ 9 M : ½ ¨ô Ç 2DEG_ 0 l x ¸ (N 2D ) H 1.6 × 10 ¹¹ /cm ² s % 3 ¦, : r ¸ 7 £ x ½ + ÉÃ º2 ¤ N 2D H & h Ð 7 £ x

% i .

Y

c p w Ã U Ø ô

[1] O. J. Glembocki, Appl. Phys. Lett. 46, 970 (1985).

(5)

[6] I. Hwang, Solid State Communications 103, 1 (1997).

[7] L. Zamora-Peredo, J. Cryst. Growth 287, 591 (2005).

[8] H. Shen and M. Dutta, J. Appl. Phys. 78, 2151 (1995).

[12] Y.S. Tang and Y. W. Xu, Superlatt. Microstruct. 6, 391 (1989).

[13] V. Cambel et al., Materials Science and Engineering B 51, 188 (1998).

Electroreflectance Spectroscopy of an Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs High Electron Mobility Transistor Structure

Byoung-Soo Ko and In-Ho Bae ^∗

Department of Physics, Yeungnam University, Gyeongsan 712-749 (Received 25 April 2008, in final form 27 August 2008)

Electroreflectance (ER) studies of the Al

0.3

Ga

0.7

As/GaAs high electron mobility transistor (HEMT) structure were performed in the temperature range of 18-300 K. The room-temperature ER spectra showed three signals: 1.41, 1.80 and 1.75 eV. These were attributed to the band edges of GaAs and AlGaAs and to the spin-orbital splitting of GaAs, respectively. From the measured Franz-Keldysh oscillations (FKO), we found that the strength of the interfacial electric field in- creasesd as the reverse dc bias voltage (V

dc

) was increased. We also observed that two-dimensional electron gas (2DEG) was separated from the GaAs signal of about V

dc

=-7 V, and we determined the 2DEG concentrations were taken at various temperatures.

PACS numbers: 78.40.Fy

Keywords: AlGaAs/GaAs HEMT, Electroreflectance, 2DEG

∗

E-mail: [email protected]

As/GaAs  ¦ s 1 l x  ¸ à Ô ½ t Û ¼'  (high electron mobility transistor; HEMT) ½ ¨ ¸ _

(2008¸ 4 Z 4 25{  ~ Ã Î6 þ j7 r 8 Z 4 27{  ~ Ã Î6

Al

Ga

As/GaAs  ¦    s 1 l x  ¸ à Ô ½ t Û ¼'  (high electron mobility transistor; HEMT) ½ ¨ ¸ _

 : £ ¤$ í `  ¦  : r  ¸ 18-300 K # 3 0 A\ " f electroreflectance (ER) ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð  ¸  % i  .  ©  : r ER   ñ\ " f

 

H    1.41, 1.80 x 9 1.75 eV\ " f_  3> h_  x ß ¼  ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  . s  x ß ¼[ þ t É r GaAs, AlGaAs x 9 GaAs_  spin-orbital splitting \   ' aº   ) a   ñs % 3  . Õ ªo  ¦ 8 £ ¤& ñ  ) a Franz-Keldysh oscillations (FKO)  ÐÂ Ò' ,

%

i ~ ½ Ó ¾ Ó  s # QÛ ¼   · ú  (V

) s  7 £ x  < Ê\     >     l  © _  [ jl   H 7 £ x  % i  . ¢ ¸ô  Ç V

=−7 V Â Ò



 H \ " f GaAs   ñ ÐÂ Ò'  2 " é ¶    Û ¼ (2DEG)_    ñ ì  r o ÷ &% 3 Ü ¼ 9,  ª ô  Ç  : r  ¸\ " f 2DEG 0

l

x  ¸ (N

)\  ¦ ½ ¨ % i  .

PACS numbers: 78.40.Fy

Keywords: AlGaAs/GaAs  ¦    s 1 l x  ¸ à Ô ½ t Û ¼' ,   l ì ø Í Ö  ¦, 2 " é ¶    Û ¼

I. " e Â ] Ø

ì

ø Í ¸^ \  Å Òl & h   [ O 1 l x`  ¦  #    l  · F g  < Æ& h     _

   o\  ¦ 8 £ ¤& ñ   H    ¸ ì  rF g  < Æ [1] É r V , o   6 x ÷ & ¦ e  

.    ¸ ì  rF g  < Æ_  ô  Ç ì  r À Ó  electroreflectance (ER)Z O 

 É

r ì ø Í ¸^ \    l  © `  ¦    #  / B N ç ß    8 £ x _    l  © 

`

 ¦    ¸r v  ¦ s \    É r ì ø Í Ö  ¦ _    o\  ¦ 8 £ ¤& ñ   H ~ ½ Ó Z O

s  . ER   ñ\ " f Franz-Keldysh oscillations (FKO) _

   1 l x Å Òl   H / B N ç ß    8 £ x ? /\ " f   l  © õ   ' aº  s  e   Ü

¼ 9 [2], s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸\ " f     H FKO  H s 7 á x] X ½ + Ë

>

  \  + þ A$ í  ) a / B N ç ß    8 £ x \  _ K  µ 1 ÏÒ q tô  Ç  [3].   

"

f  s # QÛ ¼   · ú  (V dc ) 7 £ x \    É r FKO _    o ÐÂ Ò'  AlGaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸_  / B N ç ß    8 £ x \ " f + þ A$ í

 )

a >     l  ©    o\  ¦ \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º e   .

AlGaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸\ " f 2 " é ¶    Û ¼ (two dimensional electron gas; 2DEG) \  @ /ô  Ç   ½ ¨  H t  5

Å

q ÷ &# Q M ® o . Sydor 1 p x [4,5] É r GaAs cap8 £ x _  \ g A\   



É r AlGaAs/GaAs  â >   \ " f_  + þ A   oü < differen- tial photoreflectance (DPR)Z O Ü ¼ Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ \  ¦ q  §

#  2DEG_   > r F \  ¦ S X    % i  . Hwang 1 p x [6] É r Al- GaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë_  \ g A ´ òõ \  ¦ photoreflectance (PR)  Ð   ½ ¨ % i  ¦, Zamora 1 p x [7] É r Y Us $ _  g Ë >È Ò U · s

\    É r PR   ñ_  s \  ¦ :  x K  AlGaAs/GaAs  ¦ 



 s 1 l x  ¸ à Ô ½ t Û ¼'  (high electron mobility transistor;

E-mail: [email protected]

HEMT) _  2DEG   ñ\  ¦  ' a ¹ 1 Ï % i  . 7 £ ¤, 2DEG ü < ×  æ^ o ?

 )

a   ñ_    H" é ¶`  ¦ ] j  < ÊÜ ¼ Ð+  2DEG   ñ\  ¦ " î S X  > 

 '

a ¹ 1 Ï½ + É Ã º e   . s ü < ° ú s  AlGaAs/GaAs HEMT_   

½

¨  H Å Ò Ð PR, DPRõ  ° ú  É r F g& h # l " é ¶`  ¦  6 x #  z ´ +

« > % i Ü ¼ 9, ER`  ¦ s 6 x ô  Ç ì  r$ 3  É r p q ô  Ç z ´& ñ s  .



: r  7 Hë  H \ " f  H Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs HEMT ½ ¨ ¸\  @ / ô

 Ç : £ ¤$ í `  ¦ ERZ O Ü ¼ Ð  ¸  % i  . % i ~ ½ Ó ¾ Ó V dc 7 £ x  r  FKO _    1 l x Å Òl    o  ¦ [ jl  y   è < Ê\     GaAs _    ñü < ×  æ^ o ?÷ &# Qe  ~  2DEG   ñ GaAs {  ç

ß   \  -t  Å Ò0 A\ " f # QL : x ß ¼ Ð  ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  . Õ ªo  ¦



: r  ¸   o\    É r 2DEG 0 l x  ¸\  ¦  ¸  % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö



: r   ½ ¨\   6 x ) a r « Ñ  H MBEZ O Ü ¼ Ð ì ø Í] X   $ í GaAs l

ó ø Í0 A\  $ í  ©   : r  ¸ 580 ◦ C \ " f ¢ - aØ  æ8 £ x Ü ¼ Ð Ô  ¦í  HÓ ü t s  '  

÷ &t  · ú § É r GaAs\  ¦ 700 nm ¿ ºa  Ð $ í  ©  % i  . Õ ª 0 A

\

 Ô  ¦í  HÓ ü t s  '  ÷ &t  · ú § É r 10 nm _  Al 0.3 Ga 0.7 As / B N ç ß  8

£

x`  ¦ $ í  © ô  Ç Ê ê, Sis   ¸i ç  ) a 50 nm _  Al 0.3 Ga 0.7 As 8 £ x õ

 10 nm_  GaAs 8 £ x`  ¦ $ í  ©  % i  . ER 8 £ ¤& ñ `  ¦ 0 A #  H 3 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O (1 : 1 : 38)  D ¥ ½ + Ë 6 xÓ  o\ " f 6ì  r 1 l x î

ß  d  y  `  ¦ ô  Ç Ê ê, Schottkyü < ohmic ] X ½ + ËÜ ¼ Ð y  y   Auü <

Au-Ge`  ¦   / B N 7 £ x  Ã Ì % i  . r « Ñ_  é ß    ¸  H Fig. 1 õ  ° ú

. ER 8 £ ¤& ñ  É r    ¸  · ú  (V ac )`  ¦ 0.8∼5 V  Ð   or &   

ñ\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, V ac \  ¦ { 9 & ñ >  ô  Ç Ê ê, dc  s # QÛ ¼

-200-

Fig. 1. A schematic sample structure with contact con- figuration.



 · ú  (V dc )`  ¦ −9∼4 V  Ð   or &  ER   ñ_    o\  ¦  ' a 8

£

As/GaAs ¦ s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (high electron mobility transistor; HEMT) ½ ¨ ¸ _

(2008¸ 4 Z 4 25{ ~ Ã Î6 þ j7 r 8 Z 4 27{ ~ Ã Î6

As/GaAs ¦ s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (high electron mobility transistor; HEMT) ½ ¨ ¸ _

: £ ¤$ í ` ¦ : r ¸ 18-300 K # 3 0 A\ " f electroreflectance (ER) ~ ½ ÓZ O Ü ¼ Ð ¸ % i . © : r ER ñ\ " f

H 1.41, 1.80 x 9 1.75 eV\ " f_ 3> h_ x ß ¼ ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 . s x ß ¼[ þ t É r GaAs, AlGaAs x 9 GaAs_ spin-orbital splitting \ ' aº ) a ñs % 3 . Õ ªo ¦ 8 £ ¤& ñ ) a Franz-Keldysh oscillations (FKO) ÐÂ Ò' ,

i ~ ½ Ó ¾ Ó s # QÛ ¼ · ú (V

) s 7 £ x < Ê\ > l © _ [ jl H 7 £ x % i . ¢ ¸ô Ç V

H \ " f GaAs ñ ÐÂ Ò' 2 " é ¶ Û ¼ (2DEG)_ ñ ì r o ÷ &% 3 Ü ¼ 9, ª ô Ç : r ¸\ " f 2DEG 0

x ¸ (N

)\ ¦ ½ ¨ % i .

Keywords: AlGaAs/GaAs ¦ s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' , l ì ø Í Ö ¦, 2 " é ¶ Û ¼

ø Í ¸^ \ Å Òl & h [ O 1 l x` ¦ # l · F g < Æ& h _

o\ ¦ 8 £ ¤& ñ H ¸ ì rF g < Æ [1] É r V , o 6 x ÷ & ¦ e

. ¸ ì rF g < Æ_ ô Ç ì r À Ó electroreflectance (ER)Z O

É

r ì ø Í ¸^ \ l © ` ¦ # / B N ç ß 8 £ x _ l ©

¦ ¸r v ¦ s \ É r ì ø Í Ö ¦ _ o\ ¦ 8 £ ¤& ñ H ~ ½ Ó Z O

s . ER ñ\ " f Franz-Keldysh oscillations (FKO) _

1 l x Å Òl H / B N ç ß 8 £ x ? /\ " f l © õ ' aº s e Ü

¼ 9 [2], s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸\ " f H FKO H s 7 á x] X ½ + Ë

\ + þ A$ í ) a / B N ç ß 8 £ x \ _ K µ 1 ÏÒ q tô Ç [3].

f s # QÛ ¼ · ú (V ^dc ) 7 £ x \ É r FKO _ o ÐÂ Ò' AlGaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸_ / B N ç ß 8 £ x \ " f + þ A$ í

)

a > l © o\ ¦ \ V8 £ ¤ ½ + É Ã º e .

AlGaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë ½ ¨ ¸\ " f 2 " é ¶ Û ¼ (two dimensional electron gas; 2DEG) \ @ /ô Ç ½ ¨ H t 5

q ÷ &# Q M ® o . Sydor 1 p x [4,5] É r GaAs cap8 £ x _ \ g A\

É r AlGaAs/GaAs â > \ " f_ + þ A oü < differen- tial photoreflectance (DPR)Z O Ü ¼ Ð 8 £ ¤& ñ ô Ç õ \ ¦ q §

# 2DEG_ > r F \ ¦ S X % i . Hwang 1 p x [6] É r Al- GaAs/GaAs s 7 á x] X ½ + Ë_ \ g A ´ òõ \ ¦ photoreflectance (PR) Ð ½ ¨ % i ¦, Zamora 1 p x [7] É r Y Us $ _ g Ë >È Ò U · s

\ É r PR ñ_ s \ ¦ : x K AlGaAs/GaAs ¦

s 1 l x ¸ à Ô ½ t Û ¼' (high electron mobility transistor;

HEMT) _ 2DEG ñ\ ¦ ' a ¹ 1 Ï % i . 7 £ ¤, 2DEG ü < × æ^ o ?

)

a ñ_ H" é ¶` ¦ ] j < ÊÜ ¼ Ð+ 2DEG ñ\ ¦ " î S X >

'

a ¹ 1 Ï½ + É Ã º e . s ü < ° ú s AlGaAs/GaAs HEMT_

¨ H Å Ò Ð PR, DPRõ ° ú É r F g& h # l " é ¶` ¦ 6 x # z ´ +

« > % i Ü ¼ 9, ER` ¦ s 6 x ô Ç ì r$ 3 É r p q ô Ç z ´& ñ s .

: r 7 Hë H \ " f H Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs HEMT ½ ¨ ¸\ @ / ô

Ç : £ ¤$ í ` ¦ ERZ O Ü ¼ Ð ¸ % i . % i ~ ½ Ó ¾ Ó V ^dc 7 £ x r FKO _ 1 l x Å Òl o ¦ [ jl y è < Ê\ GaAs _ ñü < × æ^ o ?÷ &# Qe ~ 2DEG ñ GaAs { ç

ß \ -t Å Ò0 A\ " f # QL : x ß ¼ Ð ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 . Õ ªo ¦

: r ¸ o\ É r 2DEG 0 l x ¸\ ¦ ¸ % i .

: r ½ ¨\ 6 x ) a r « Ñ H MBEZ O Ü ¼ Ð ì ø Í] X $ í GaAs l

ó ø Í0 A\ $ í © : r ¸ 580 ^◦ C \ " f ¢ - aØ æ8 £ x Ü ¼ Ð Ô ¦í HÓ ü t s '

÷ &t · ú § É r GaAs\ ¦ 700 nm ¿ ºa Ð $ í © % i . Õ ª 0 A

Ô ¦í HÓ ü t s ' ÷ &t · ú § É r 10 nm _ Al 0.3 Ga 0.7 As / B N ç ß 8

x` ¦ $ í © ô Ç Ê ê, Sis ¸i ç ) a 50 nm _ Al ^0.3 Ga 0.7 As 8 £ x õ

10 nm_ GaAs 8 £ x` ¦ $ í © % i . ER 8 £ ¤& ñ ` ¦ 0 A # H 3 PO 4 : H 2 O 2 : H 2 O (1 : 1 : 38) D ¥ ½ + Ë 6 xÓ o\ " f 6ì r 1 l x î

ß d y ` ¦ ô Ç Ê ê, Schottkyü < ohmic ] X ½ + ËÜ ¼ Ð y y Auü <

Au-Ge` ¦ / B N 7 £ x Ã Ì % i . r « Ñ_ é ß ¸ H Fig. 1 õ ° ú

. ER 8 £ ¤& ñ É r ¸ · ú (V ac )` ¦ 0.8∼5 V Ð or &

ñ\ ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, V ac \ ¦ { 9 & ñ > ô Ç Ê ê, dc s # QÛ ¼

· ú (V dc )` ¦ −9∼4 V Ð or & ER ñ_ o\ ¦ ' a 8

¤ % i . 8 £ ¤& ñ r ¸ Å Ò Ã º H 1 kHz Ð ¦& ñ % i ¦,

¸ F g " é ¶ Ü ¼ Ð 250 W_ ) í Û ¼J $ -½ + É Ð p Ï þ á Ô\ ¦ 6 x % i

.

Fig. 2 H Al 0.3 Ga 0.7 As/GaAs HEMT ½ ¨ ¸_ © : r ER Û

¼& 7 à Ô! 3 ` ¦ ? /% 3 . Õ ªa Ë >\ " f Ð H ü < ° ú s 1.41, 1.80 x 9 1.75 eV\ " f ' a8 £ ¤ ) a ñ[ þ t É r y y GaAs, AlGaAs x 9 GaAs_ spin-orbital splitü < ' aº ) a ñs

. y ñ_ & ñ S X ô Ç \ -t ° ú כ` ¦ ½ ¨ l 0 AK 6 £ § õ

É r Aspnes _ $ l © % ò % i \ " f_ 3 p ì r+ þ AI _ < Ê Ã

ºd [4]Ü ¼ Ð x h A` ¦ % i .

C j e ^iθ

(E − E g + iΓ j ) ⁻ⁿ (1)

l " f E ^g H { ç ß \ -t , Γ ^j H ¨ î ò ø Í , C ^j H ; ¤, θ j H 0 A © ` ¦ y y · p . n É r e > & h + þ AI \ _ > r H

+ þ A Ð n=2.5_ ° ú כ` ¦ 6 xÙ þ ¡ ¦, s H 3 " é ¶ { ç ß s

\ K { © ) a . d (1)` ¦ s 6 x # x h Aô Ç õ 1.413 eV _

ñ H ¸i ç ÷ &t · ú § É r ¢ - aØ æ8 £ x GaAs _ { ç ß \ - t

E g (GaAs) s 9, 1.755 eV H GaAs _ spin-orbital split (E g + ∆E) ñs . Õ ªo ¦ AlGaAs_ { ç ß \ -t E g (AlGaAs) H 1.804 eV s ¦, Al ¸$ í q (x) H 0.30 s % 3

. ô Ç¼ # , FKO H ¸i ç ) a ì ø Í ¸^ r « Ñ_ / B N ç ß 8 £ x \

f ' a ¹ 1 Ï½ + É Ã º e H X < [8], E ^g (GaAs) Å Ò0 A_ FKO H r « Ñ

© õ & ñ × æ \ _ ¸ t · ú § É r ¢ - aØ æ8 £ x _ ¸i ç \ _ K

è ß כ Ü ¼ Ð « Ñ ) a . " f E g (GaAs) Å Ò0 A_ FKO x

ß ¼[ þ t õ x h A õ { 9 u t · ú § H . Fig. 3 É r ¸

· ú (V ^ac ) _ 7 £ x \ É r ER ñ_ o\ ¦ ? /% 3

. · ú s 7 £ x < Ê\ y ñ_ + þ AI H _ o\ O s

[ jl ë ß 7 £ x % i . s H Bhattacharya 1 p x [9] _ õ

Fig. 2. ER spectra of the Al _0.3 Ga _0.7 As/ GaAs HEMT at the room temperature.

< { 9 u ô Ç . Õ ª Q E g (GaAs) s © _ \ -t \ " f ¢ - a ë

ß ô Ç ñ =/ B G ÷ &# Q z ¤ H X <, s H z ´+ « >\ 6 x ) a r

« Ñ_ ½ ¨ ¸ bulk ¢ ¸ H é ß { 9 8 £ x s 8 £ x ½ ¨ ¸\ ¦ t

l M :ë H s . 7 £ ¤, ) a l © \ @ /ô Ç r « Ñ\ ¦ ½ ¨$ í