Tungsten carbide (WC) contacts have been investigated as a novel gold-free Schottky metallization for AlGaN/GaN heterostructures. The evolution of the electrical and structural/compositional properties of the WC/AlGaN contact has been monitored as a function of the annealing temperature in the range from 400 to 800{\deg}C. The Schottky barrier height ($\Phi$B) at WC/AlGaN interface, extracted from the forward current-voltage characteristics of the diode, decreased from 0.8 eV in the as-deposited and 400{\deg}C annealed sample, to 0.56 eV after annealing at 800 {\deg}C. This large reduction of $\Phi$B was accompanied by a corresponding increase of the reverse bias leakage current. Transmission electron microscopy coupled to electron energy loss spectroscopy analyses revealed the presence of oxygen (O) uniformly distributed in the WC layer, both in the as-deposited and 400{\deg}C annealed sample. Conversely, oxygen accumulation in a 2-3 nm thin W-O-C layer at the interface with AlGaN was observed after the annealing at 800 {\deg}C, as well as the formation of W2C grains within the film (confirmed by X-ray diffraction analyses). The formation of this interfacial W-O-C layer is plausibly the main origin of the decreased $\Phi$B and the increased leakage current in the 800{\deg}C annealed Schottky diode, whereas the decreased O content inside the WC film can explain the reduced resistivity of the metal layer. The results provide an assessment of the processing conditions for the application of WC as Schottky contact for AlGaN/GaN heterostructures.

中文翻译：

---

热退火对 AlGaN/GaN 异质结构上碳化钨肖特基触点电学和结构特性的影响

碳化钨 (WC) 触点已被研究为用于 AlGaN/GaN 异质结构的新型无金肖特基金属化。WC/AlGaN 接触的电学和结构/组成特性的演变已被监测为 400 至 800{°C 范围内退火温度的函数。从二极管的正向电流-电压特性中提取的 WC/AlGaN 界面的肖特基势垒高度 ($\Phi$B) 从沉积态和 400{\deg}C 退火样品中的 0.8 eV 降至 0.56在 800 {\deg}C 下退火后的 eV。$\Phi$B 的大幅减少伴随着反向偏置漏电流的相应增加。结合电子能量损失光谱分析的透射电子显微镜显示，WC 层中存在均匀分布的氧 (O)，在沉积态和 400{\deg}C 退火样品中。相反，在 800 {\deg}C 下退火后，在与 AlGaN 的界面处观察到 2-3 nm 薄 WOC 层中的氧积累，以及在膜内形成 W2C 晶粒（通过 X 射线衍射分析证实） ）。这种界面 WOC 层的形成可能是 800{\deg}C 退火肖特基二极管中 $\Phi$B 降低和漏电流增加的主要原因，而 WC 膜内 O 含量的降低可以解释金属层的电阻率。结果提供了对 WC 作为 AlGaN/GaN 异质结构的肖特基接触应用的工艺条件的评估。在 800 {\deg}C 下退火后，在与 AlGaN 的界面处观察到 2-3 nm 薄 WOC 层中的氧积累，以及在膜内形成 W2C 晶粒（通过 X 射线衍射分析证实）。这种界面 WOC 层的形成可能是 800{\deg}C 退火肖特基二极管中 $\Phi$B 降低和漏电流增加的主要原因，而 WC 膜内 O 含量的降低可以解释金属层的电阻率。结果提供了对 WC 作为 AlGaN/GaN 异质结构的肖特基接触应用的工艺条件的评估。在 800 {\deg}C 下退火后，在与 AlGaN 的界面处观察到 2-3 nm 薄 WOC 层中的氧积累，以及在膜内形成 W2C 晶粒（通过 X 射线衍射分析证实）。这种界面 WOC 层的形成可能是 800{\deg}C 退火肖特基二极管中 $\Phi$B 降低和漏电流增加的主要原因，而 WC 膜内 O 含量的降低可以解释金属层的电阻率。结果提供了对 WC 应用作为 AlGaN/GaN 异质结构的肖特基接触的工艺条件的评估。这种界面 WOC 层的形成可能是 800{\deg}C 退火肖特基二极管中 $\Phi$B 降低和漏电流增加的主要原因，而 WC 膜内 O 含量的降低可以解释金属层的电阻率。结果提供了对 WC 作为 AlGaN/GaN 异质结构的肖特基接触应用的工艺条件的评估。这种界面 WOC 层的形成可能是 800{\deg}C 退火肖特基二极管中 $\Phi$B 降低和漏电流增加的主要原因，而 WC 膜内 O 含量的降低可以解释金属层的电阻率。结果提供了对 WC 作为 AlGaN/GaN 异质结构的肖特基接触应用的工艺条件的评估。