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技術(shù) | 北京大學(xué)Nature Materials-第三代半導(dǎo)體 | III族氮化物半導(dǎo)體外延層薄膜

2023-06-27 21:16:36來(lái)源： 第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟

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在現(xiàn)代光電子學(xué)和電子學(xué)中，III族氮化物寬禁帶半導(dǎo)體III-nitride wide bandgap semiconductors是很有前景的新材料。鑒于在大晶格失配的異質(zhì)襯底上，生長(zhǎng)異質(zhì)外延薄膜的質(zhì)量不斷提高，這種半導(dǎo)體材料的應(yīng)用，有望取得了更大進(jìn)展。但與塊體單晶相比，材料質(zhì)量仍有很大的提升空間。

近日，北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、寬禁帶半導(dǎo)體研究中心Jiaming Wang, Nan Xie, 許福軍Fujun Xu，沈波Bo Shen等，在Nature Materials上發(fā)文，通過(guò)可控離散化和微柱凝聚coalescence of columns，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的III族氮化物異質(zhì)外延膜。基于具有規(guī)則六邊形孔的納米圖案化氮化鋁AlN/藍(lán)寶石模板，藍(lán)寶石氮化預(yù)處理和解理面的有序橫向生長(zhǎng)，保證了離散的氮化鋁AlN柱，以均勻的面外和面內(nèi)取向結(jié)合，有效地抑制了凝聚過(guò)程中穿透位錯(cuò)threading dislocations的再生。氮化鋁AlN異質(zhì)外延膜中，位錯(cuò)蝕坑密度達(dá)到3.3×10E4cm-2，接近目前已有的氮化鋁AlN體單晶。該項(xiàng)研究，促進(jìn)了具有低成本和可擴(kuò)展性的體塊級(jí)質(zhì)量III族氮化物薄膜生長(zhǎng)。 Group-III nitride heteroepitaxial films approaching bulk-class quality. III族氮化物異質(zhì)外延膜，接近塊體級(jí)質(zhì)量

圖1:在納米圖案化氮化鋁藍(lán)寶石模板nano-patterned AlN/sapphire templates，NPATs上生長(zhǎng)氮化鋁AlN的示意圖。

圖2:在納米圖案化氮化鋁藍(lán)寶石模板NPATs和納米圖案化藍(lán)寶石模板nano-patterned sapphire substrates，NPSSs上，氮化鋁AlN聚結(jié)期間的取向控制。

圖3:在納米圖案化氮化鋁藍(lán)寶石模板NPATs上，氮化鋁AlN的結(jié)晶質(zhì)量。

圖4:在納米圖案化氮化鋁藍(lán)寶石模板NPATs上，制造深紫外光電二級(jí)管deep-ultraviolet light-emitting diodes，DUV-LED的性能。

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