北京大学许福军、沈波团队实现了接近体块级质量的III族氮化物异质外延膜

日期:2023-06-25 阅读:1303
核心提示:北京大学许福军、沈波团队实现了接近体块级质量的III族氮化物异质外延膜

 在现代光电子学和电子学中,III族氮化物宽禁带半导体III-nitride wide bandgap semiconductors是很有前景的新材料。鉴于在大晶格失配的异质衬底上,生长异质外延薄膜的质量不断提高,这种半导体材料的应用,有望取得了更大进展。但与块体单晶相比,材料质量仍有很大的提升空间。

近日,北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、宽禁带半导体研究中心Jiaming Wang, Nan Xie, 许福军Fujun Xu,沈波Bo Shen等,在Nature Materials上发文,通过可控离散化和微柱凝聚coalescence of columns,实现了高质量的III族氮化物异质外延膜。

Group-III nitride heteroepitaxial films approaching bulk-class quality.

III族氮化物异质外延膜,接近块体级质量

基于具有规则六边形孔的纳米图案化氮化铝AlN/蓝宝石模板,蓝宝石氮化预处理和解理面的有序横向生长,保证了离散的氮化铝AlN柱,以均匀的面外和面内取向结合,有效地抑制了凝聚过程中穿透位错threading dislocations的再生。氮化铝AlN异质外延膜中,位错蚀坑密度达到3.3×10E4cm-2,接近目前已有的氮化铝AlN体单晶。该项研究,促进了具有低成本和可扩展性的体块级质量III族氮化物薄膜生长。

图片图1:在纳米图案化氮化铝蓝宝石模板nano-patterned AlN/sapphire templates,NPATs上生长氮化铝AlN的示意图。

图片图2:在纳米图案化氮化铝蓝宝石模板NPATs和纳米图案化蓝宝石模板nano-patterned sapphire substrates,NPSSs上,氮化铝AlN聚结期间的取向控制。

图片图3:在纳米图案化氮化铝蓝宝石模板NPATs上,氮化铝AlN的结晶质量。

图片图4:在纳米图案化氮化铝蓝宝石模板NPATs上,制造深紫外光电二级管deep-ultraviolet light-emitting diodes,DUV-LED的性能。

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