超寬禁帶半導(dǎo)體材料氮化鋁(AlN)具有超高擊穿場強(qiáng)、高飽和電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、高表面聲速、高非線性光學(xué)系數(shù)等優(yōu)點，可用于制備大功率電子器件、表面聲波濾波器、激光器、紫外探測器、紫外發(fā)光器件，在航天航空、軍用抗電子干擾、大功率雷達(dá)和導(dǎo)彈預(yù)警等方面具有重要戰(zhàn)略價值，同時在5G通訊、功率開關(guān)、殺菌消毒、新能源等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。現(xiàn)階段，在大尺寸、低成本、工藝成熟的藍(lán)寶石襯底上利用MOCVD方法進(jìn)行異質(zhì)外延生長是制備AlN材料的主流技術(shù)路線。然而，AlN外延層和藍(lán)寶石襯底之間存在嚴(yán)重的晶格失配和熱失配，在藍(lán)寶石上外延AlN薄膜會產(chǎn)生高密度的貫穿位錯和高強(qiáng)度的應(yīng)力，嚴(yán)重影響器件性能的提升。
基于以上問題，廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體所先進(jìn)材料平臺前期利用原位納米孔洞方法大幅提高位錯湮滅和應(yīng)變弛豫效率，制備出5.6微米厚的低位錯密度、無裂紋AlN，該成果先后被半導(dǎo)體領(lǐng)域知名媒體雜志《Semiconductor Today》（論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.cgd.1c00170）以“頭條新聞”形式報道2次，并作為國家重點研究計劃“大失配、強(qiáng)極化第三代半導(dǎo)體材料體系外延生長動力學(xué)和載流子調(diào)控規(guī)律”項目的代表性進(jìn)展交流匯報。
近期，為進(jìn)一步簡化生長方法和降低制備成本，先進(jìn)材料平臺基于“兩步生長法”技術(shù)路線，引入“之”字形宏臺階誘導(dǎo)的位錯傾斜和相互作用，在AlN厚度僅為1微米的前提下，將位錯密度降至1.4E9 cm-2，在采用相同技術(shù)路線的指標(biāo)對比中處于國際前列。
圖：利用“之”字形宏臺階誘導(dǎo)位錯傾斜和相互作用的原理以及“兩步生長法”位錯密度(TDD)的國際指標(biāo)對比
該項工作部分結(jié)果以“Low-Defect-Density Aluminum Nitride (AlN) Thin Films Realized by Zigzag Macrostep-Induced Dislocation Redirection”為題發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會晶體學(xué)權(quán)威期刊Crystal Growth & Design。省科學(xué)院半導(dǎo)體所何晨光博士為論文第一作者，陳志濤博士和趙維博士為論文共同通訊作者，該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省重點研發(fā)計劃和廣東省科學(xué)院建設(shè)國內(nèi)一流研究機(jī)構(gòu)行動專項等項目的資助。來源：廣東省科學(xué)院
近年來，寬禁帶半導(dǎo)體已成為全球高技術(shù)競爭戰(zhàn)略制高點之一，國際半導(dǎo)體及材料領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點，基于寬禁帶半導(dǎo)體材料，半導(dǎo)體照明已經(jīng)形成巨大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，并在電子功率器件領(lǐng)域繼續(xù)深入發(fā)展。為推動我國寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展，加強(qiáng)各界交流與協(xié)同創(chuàng)新，由中國有色金屬學(xué)會寬禁帶半導(dǎo)體專業(yè)委員會、中國電子學(xué)會電子材料學(xué)分會共同主辦，廈門大學(xué)和第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟聯(lián)合承辦的“第四屆全國寬禁帶半導(dǎo)體學(xué)術(shù)會議（WBSC）”將于2021年10月12-15日在廈門舉辦。
本屆論壇，以“芯動力·新征程——寬禁帶半導(dǎo)體的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”為主題，屆時來自國內(nèi)寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)W術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的專家學(xué)者、科研技術(shù)人員、院校師生、企業(yè)家代表等，將圍繞寬禁帶半導(dǎo)體材料生長技術(shù)、材料結(jié)構(gòu)與物性、光電子和電子器件研發(fā)以及相關(guān)設(shè)備研發(fā)等領(lǐng)域開展廣泛交流，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用的交流合作。深信這次會議必將對我國寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件的學(xué)術(shù)研究、技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到有力的推動作用。目前會議論文征集正在進(jìn)行中，歡迎相關(guān)領(lǐng)域的專家、學(xué)者、行業(yè)企事業(yè)單位積極投稿、參會交流！
