取三片相同的n-GaN样片(1)，(2)，和(3)，样片的中n-GaN厚度均为2µm，采用Si掺杂，掺杂后电子浓度为6.3×1017cm-3；在对n-GaN样片进行丙酮、乙醇、去离子水的超声清洗后，将样片烘干，然后做氧气的等离子处理，等离子处理的功率为200w，时间为20s；做完等离子处理的眼片上旋涂PEDOT:PSS溶液，溶液型号为AI 4083，旋涂转数3000r/min，时间为40s，旋转四次；然后将(1)、(2)、(3)样品放在温度为50℃、120℃、180℃的退火炉上，退火时间为20min；待退火完后进行阴极和阳极的制作。本文研究热退火对肖特基接触的影响试验均在空气中进行。下图1为不同温度退火后的n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的I-V特性对比图。
图1 不同温度退火后的n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的I-V特性图
从图1可以看出，相同电压下，随着温度的升高，样品的正向导通电流先增大后减小，正向导通电流在温度从50℃升到120℃时随电压升高快，正向体电阻变小，而温度从120℃到180℃时正向导通电流减小，说明正向体电阻增大；开启电压随温度的升高先增大后减小。从这些变化可以看出，退火温度确实对n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的I-V特性有显著影响，且退火温度在120℃n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的I-V特性最好。我们对图1取半对数坐标做图2，即n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的lnI-V特性，然后提取不同温度下n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的I-V特性的参数。
图2 不同退火温度的n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结LnI-V特性
根据算式可以计算出不同退火温度下肖特基结的理想因子，分别为：
N50=1.61 n120=1.58 n180=2.16
反向饱和电流可以由lnI-V曲线的截距获得：
IS-50=1.15×10-6A IS-120=3.07×10-8A-´-IS-180=3.65×10-6A
经过计算，n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的势垒高度为：
Фb-50=0.77eV фb-120=0.87eV-´фb-18=0.74eV
提取的参数数值与I-V特性表现出来的趋势相同，温度在50℃-120℃范围内，肖特基结经过退火，理想因子和反向饱和电流均有明显的降低，其性能得到一定程度的改善；随着温度的逐渐升高，在120℃-180℃范围内，肖特基结的理想因子和反向饱和电流都增大，其性能出现一定程度的退化。我们认为，火后肖特基结的性能先提高后退化主要有两个原因：一是由PEDOT：PSS的材料特性和传导机制所导致的。有机聚合物的电学特性都会强烈的依赖于薄膜的形貌和结构，由于PEDOT：PSS是合成物，加热会影响其合成材料胶体颗粒间的相互作用，而胶体颗粒的尺寸以及它们之间的连通性控制着聚合物PEDOT:PSS的体电阻。在适合的温度下，合成物质PSS会软化溶解，PEDOT：PSS的颗粒也会互相连接，那么阻碍颗粒之间连通的障碍物数量和高度便会降低，有利于聚合物链朝着结晶的方向生长，使得聚合物的结构更加整齐有序，最终使得电导增加，体电阻减小；温度逐渐增加或者时间继续延长体电阻反而会增加，因为高温下，会存在一个热质量损失，那么体电阻的大小此时便由这两者竞争共同决定，而且如果温度过高，蒸发太快，在溶液表面会形成固态晶粒，造成薄膜缺陷。因此肖特基特性在一定程度上也会随有机膜的性质而改变。二是由于退火有助于有机薄膜应力的释放和氮空位缺陷的减少，使n-GaN表面与PEDOT:PSS有机膜接触更紧密，接触界面层减小，减小了两者的接触电阻，界面层减小会使肖特基接触势垒增加。而在120℃-180℃范围内，由于温度过高，有机膜表面溶剂挥发过快，会出现鼓起现象，增加了界面层厚度，肖特基势垒减小。因此，退火有助于改善n-GaN/PEDOT:PSS肖特基结的I-V特性，但是要控制好退火温度，本实验结果表明，退火温度在120℃左右为最佳。