半極性 III 族氮化物由于其用于光電器件的弱極化場而引起了極大的關注。高質量的半極性 AlN 模板對于制造基于 AlGaN 的紫外光學器件至關重要。

近日，第七屆國際第三代半導體論壇暨第十八屆中國國際半導體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會展中心舉行。期間，“氮化物半導體襯底與外延技術“分論壇上，中國科學院寧波材料技術與工程研究所助理研究員陳荔做了題為“基于藍寶石襯底的半極性面AlN外延及高溫熱處理研究”的主題報告,分享了最新研究成果。

 

研究中半極性AlN是通過金屬有機氣相外延 (MOVPE) 在外國藍寶石襯底上生長的。由于生長的半極性AlN薄膜的晶格失配和各向異性生長速率，形成了高密度的堆垛層錯。AlN外延層的高溫處理促進了堆垛層錯和位錯的消滅。通過高分辨率透射電子顯微鏡研究高溫處理后的晶格排列。堆垛層錯在高溫處理后轉變為部分位錯，沒有延伸到再生長的 AlN 層中。結果，再生長的 AlN 層表現出比第一個 AlN 模板更好的結晶質量。

然而，在經過高溫處理的 AlN 模板中發現了很強的壓縮應變，這也會導致 AlN 生長的晶格失配并導致新產生的缺陷。因此，仔細的應變管理對于高溫處理的 AlN 模板上的后生長 AlN 層至關重要。總體而言，高溫退火和再生長過程被證明是實現高效半極性紫外半導體器件的穩定且可重復的技術。

 

（內容根據現場資料整理，如有出入敬請諒解）