This paper proposes a math-physical correlative method that monitors deep defect response by electrical measurement and calculates the state density by designed mathematical processing. The extracted Gaussian distribution of deep defects was discussed according to the theoretical model for the density of states. The accuracy of this method was also verified through 1/f low frequency noise analysis. The origination of deep defects was investigated by transmission electron microscope, x-ray photoelectron spectroscopy, and photoluminescence analysis, and a molecular model was constructed. Therefore, multiple perspectives of deep defects have been studied by combining electrical measurements, mathematical data processing, and materials analysis, providing inspiration for future comprehensive study on deep defects of the GaN-based device.

1.
S.
Fujita
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part
54
,
030101
(
2015
).
2.
U. K.
Mishra
,
P.
Parikh
, and
Y. F.
Wu
,
Proc. IEEE
90
,
1022
(
2002
).
3.
B. J.
Baliga
,
Semicond. Sci. Technol.
28
,
074011
(
2013
).
4.
R.
Gaska
,
J. W.
Yang
,
A. D.
Bykhovski
,
M. S.
Shur
,
V. V.
Kaminski
, and
S. M.
Soloviov
,
Appl. Phys. Lett.
72
,
64
(
1998
).
5.
T.
Mimura
,
IEEE Trans. Microwave Theory Tech.
50
,
780
(
2002
).
6.
X.
Chen
,
J.
Dong
,
C.
He
,
L.
He
,
Z.
Chen
,
S.
Li
,
K.
Zhang
,
X.
Wang
, and
Z. L.
Wang
,
Nano-Micro Lett.
13
,
67
(
2021
).
7.
Y.
Baines
,
J.
Buckley
,
J.
Biscarrat
,
G.
Garnier
,
M.
Charles
,
W.
Vandendaele
,
C.
Gillot
, and
M.
Plissonnier
,
Sci. Rep.
7
,
8177
(
2017
).
8.
W.
Amir
,
J. W.
Shin
,
K. Y.
Shin
,
J. M.
Kim
,
C. Y.
Cho
,
K. H.
Park
,
T.
Hoshi
,
T.
Tsutsumi
,
H.
Sugiyama
,
H.
Matsuzaki
, and
T. W.
Kim
,
Sci. Rep.
11
,
22401
(
2021
).
9.
M.
Meneghini
,
O.
Hilt
,
J.
Wuerfl
, and
G.
Meneghesso
,
Energies
10
,
153
(
2017
).
10.
J. O.
Gonzalez
,
R.
Wu
,
S.
Jahdi
, and
O.
Alatise
,
IEEE Trans. Ind. Electron.
67
,
7375
(
2020
).
11.
C.
De Santi
,
M.
Meneghini
,
G.
Meneghesso
, and
E.
Zanoni
,
IET Power Electron.
11
,
668
(
2018
).
12.
L.
Liu
and
J. H.
Edgar
,
Mater. Sci. Eng., R
37
,
61
(
2002
).
13.
Q.
Hu
,
B.
Hu
,
C.
Gu
,
T.
Li
,
S.
Li
,
S.
Li
,
X.
Li
, and
Y.
Wu
,
IEEE Trans. Electron Devices
66
,
4591
(
2019
).
14.
Z.
Sun
,
W.
Cheng
,
J.
Gao
,
H.
Liang
,
H.
Huang
,
R.
Wang
,
N.
Sun
,
P.
Tao
,
Y.
Ren
,
S.
Song
,
H.
Wang
, and
S.
Li
,
IEEE Electron Device Lett.
41
,
135
(
2020
).
15.
G.
Meneghesso
,
F.
Rampazzo
,
P.
Kordos
,
G.
Verzellesi
, and
E.
Zanoni
,
IEEE Trans. Electron Devices
53
,
2932
(
2006
).
16.
S.
Elangovan
,
S.
Cheng
, and
E. Y.
Chang
,
Energies
13
,
2628
(
2020
).
17.
M.
Ťapajna
,
K.
Čičo
,
J.
Kuzmík
,
D.
Pogany
,
G.
Pozzovivo
,
G.
Strasser
,
J. F.
Carlin
,
N.
Grandjean
, and
K.
Fröhlich
,
Semicond. Sci. Technol.
24
,
035008
(
2009
).
18.
Z. E.
Smith
,
S.
Aljishi
, and
S.
Wagner
,
J. Non-Cryst. Solids
97
,
775
(
1987
).
19.
W. B.
Jackson
,
N. M.
Johnson
, and
D. K.
Biegelsen
,
Appl. Phys. Lett.
43
,
195
(
1983
).
20.
M.
Abkowitz
,
Philos. Mag. Lett.
58
,
53
(
1988
).
21.
D.
Hiller
,
A.
Zelenina
,
S.
Gutsch
,
S. A.
Dyakov
,
L.
López-Conesa
,
J.
López-Vidrier
,
S.
Estradé
,
F.
Peiró
,
B.
Garrido
,
J.
Valenta
,
M.
Kořínek
,
F.
Trojánek
,
P.
Malý
,
M.
Schnabel
,
C.
Weiss
,
S.
Janz
, and
M.
Zacharias
,
J. Appl. Phys.
115
,
204301
(
2014
).
22.
K.
Chew
,
Rusli
,
S. F.
Yoon
,
J.
Ahn
,
Q.
Zhang
,
V.
Ligatchev
,
E. J.
Teo
,
T.
Osipowicz
, and
F.
Watt
,
J. Appl. Phys.
91
,
4319
(
2002
).
23.
Z.
Lin
,
K.
Chen
,
P.
Zhang
,
J.
Xu
,
H.
Dong
,
W.
Li
,
Y.
Ji
, and
X.
Huang
,
Phys. Status Solidi A
215
,
1700750
(
2018
).
24.
H. C.
Casey
,
J.
Muth
,
S.
Krishnankutty
, and
J. M.
Zavada
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
2867
(
1996
).
25.
G.
Apostolopoulos
and
E. A.
Fitzgerald
,
J. Appl. Phys.
109
,
023714
(
2011
).
26.
W.
Sun
,
J.
Joh
,
S.
Krishnan
,
S.
Pendharkar
,
C. M.
Jackson
,
S. A.
Ringel
, and
A. R.
Arehart
,
IEEE Trans. Electron Devices
66
,
890
(
2019
).
27.
J.
Joh
and
J. A.
del Alamo
,
IEEE Trans. Electron Devices
58
,
132
(
2011
).
28.
S.
Yang
,
S.
Liu
,
Y.
Lu
,
C.
Liu
, and
K. J.
Chen
,
IEEE Trans. Electron Devices
62
,
1870
(
2015
).
29.
N.
Ramanan
,
B.
Lee
, and
V.
Misra
,
IEEE Trans. Electron Devices
62
,
546
(
2015
).
30.
M.
Meneghini
,
I.
Rossetto
,
D.
Bisi
,
M.
Ruzzarin
,
M.
Van Hove
,
S.
Stoffels
,
T.-L.
Wu
,
D.
Marcon
,
S.
Decoutere
,
G.
Meneghesso
, and
E.
Zanoni
,
IEEE Electron Device Lett.
37
,
474
(
2016
).
31.
P.
Lagger
,
M.
Reiner
,
D.
Pogany
, and
C.
Ostermaier
,
IEEE Trans. Electron Devices
61
,
1022
(
2014
).
32.
C.
Mizue
,
Y.
Hori
,
M.
Miczek
, and
T.
Hashizume
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
50
,
021001
(
2011
).
33.
J.
Zhu
,
Q.
Zhu
,
L.
Chen
,
M.
Wu
,
B.
Hou
,
L.
Yang
,
Y.
Hao
, and
X.
Ma
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
163502
(
2017
).
34.
S.
Choi
,
J.-Y.
Kim
,
J.
Rhee
,
H.
Kang
,
S.
Park
,
D. M.
Kim
,
S.-J.
Choi
, and
D. H.
Kim
,
IEEE Electron Device Lett.
40
,
574
(
2019
).
35.
S.
Lee
,
A.
Nathan
,
S.
Jeon
, and
J.
Robertson
,
Sci. Rep.
5
,
14902
(
2015
).
36.
S. J.
Duffy
,
B.
Benbakhti
,
W.
Zhang
,
K.
Ahmeda
,
K.
Kalna
,
M.
Boucherta
,
M.
Mattalah
,
H. O.
Chahdi
,
N. E.
Bourzgui
, and
A.
Soltani
,
IEEE Trans. Electron Devices
67
,
1924
(
2020
).
37.
C.
Godet
,
Y.
Bouizem
,
L.
Chahed
,
I. E.
Zawawi
,
M. L.
Theye
,
M.
Meaudre
,
R.
Meaudre
,
S.
Basrour
, and
J. C.
Bruyere
,
Phys. Rev. B
44
,
5506
(
1991
).
38.
M.
Silvestri
,
M. J.
Uren
,
N.
Killat
,
D.
Marcon
, and
M.
Kuball
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
043506
(
2013
).
39.
P.
Sai
,
J.
Jorudas
,
M.
Dub
,
M.
Sakowicz
,
V.
Jakštas
,
D. B.
But
,
P.
Prystawko
,
G.
Cywinski
,
I.
Kašalynas
,
W.
Knap
, and
S.
Rumyantsev
,
Appl. Phys. Lett.
115
,
183501
(
2019
).
40.
A. L.
McWhorter
, in
Semiconductor Surface Physics
, edited by
R. H.
Kingston
(
University of Pennsylvania Press
,
Philadelphia
,
1957
).
41.
S.
Christensson
,
I.
Lundström
, and
C.
Svensson
,
Solid-State Electron.
11
,
797
(
1968
).
42.
S.
Vodapally
,
C. G.
Theodorou
,
Y.
Bae
,
G.
Ghibaudo
,
S.
Cristoloveanu
,
K.-S.
Im
, and
J.-H.
Lee
,
IEEE Trans. Electron Devices
64
,
3634
(
2017
).
43.
S.
Nakamura
,
N.
Iwasa
,
M.
Senoh
, and
T.
Mukai
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
31
,
1258
(
1992
).
44.
D. C.
Look
,
R. L.
Jones
,
X. L.
Sun
,
L. J.
Brillson
,
J. W.
Ager
 III
,
S. S.
Park
,
J. H.
Han
,
R. J.
Molnar
, and
J. E.
Maslar
,
J. Phys.: Condens. Matter
14
,
13337
(
2002
).
45.
I.
Yonenaga
,
H.
Makino
,
S.
Itoh
,
T.
Goto
, and
T.
Yao
, in
Materials Research Society Symposium Proceedings
(
2004
), Vol.
831
.
You do not currently have access to this content.