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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)和介觀物理國家重點實驗室、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,通過可控離散化和微柱凝聚coalescence of columns,實現(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,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程中穿透位錯threading dislocations的再生。氮化鋁AlN異質(zhì)外延膜中,位錯蝕坑密度達(dá)到3.3×10E4cm-2,接近目前已有的氮化鋁AlN體單晶。該項研究,促進(jìn)了具有低成本和可擴(kuò)展性的體塊級質(zhì)量III族氮化物薄膜生長。 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管deep-ultraviolet light-emitting diodes,DUV-LED的性能。
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