IFWS 2023│中国科学院苏州纳米所司志伟:助熔剂法生长GaN单晶衬底的研究进展

日期:2023-12-07 阅读:366
核心提示:GaN性能优异,在光电子、微电子器件应用广泛,发展潜力巨大;进一步发展,需提升材料质量,制备高质量氮化镓同质衬底。同质衬底

GaN性能优异,在光电子、微电子器件应用广泛,发展潜力巨大;进一步发展,需提升材料质量,制备高质量氮化镓同质衬底。同质衬底有助于发挥GaN基器件性能,助熔剂法极具产业化优势。国际上,日本进展迅速(最大超过6 inch,位错密度低至102/cm2 量级)。当前存在着多晶、应力、位错、点缺陷、均匀性等挑战。

司志伟

近日,第九届国际第三代半导体论坛(IFWS)&第二十届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA)在厦门国际会议中心召开。期间,“氮化物衬底、外延生长及其相关设备技术分会“上,中国科学院苏州纳米所助理研究员司志伟带来了“助熔剂法生长GaN单晶衬底的研究进展 ”主题报告,国际进展及挑战,主要研究内容及进展。

报告分享了助熔剂法GaN单晶生长及物性研究进展,涉及不同生长机制下应力演化-应力控制,探索单晶制备路线-应力驱动自分离,生长习性研究-Ga&N极性,Ga/N-polar GaN 黄光带来源-点缺陷,助熔剂法生长的Ga/N-polar GaN普遍存在黄光,N极性明显强于Ga极性。Ga/N-polar GaN 黄光带来源-点缺陷,助熔剂法自发形核GaN微晶,微碟光学起源研究-黄绿光(YGL),光泵浦激发GaN微碟实现紫外激光,实现紫外激光行为的物理机制等。

报告指出,利用岛状生长产生拉应力抵消生长界面压应力,实现良好的应力控制,成功获得3英寸、无裂纹的Na-flux GaN体单晶;探索单晶制备新路径,利用籽晶回溶腐蚀,产生空洞辅助自分离,获得了自分离、无应力GaN,并探讨了其分离机制;在同一生长条件下同时获得Ga&N极性GaN,首次系统研究了其生长习性及其应力分布,显著降低位错至4-8x105cm-2;对Ga&N极性GaN的YL起源深入研究,排除了位错、镓空位相关的缺陷,通过缺陷形成能计算及SIMS表征,证实了C杂质相关的缺陷导致YL出现,为进一步调控载流子及缺陷发光提供指导;对自发形核微晶进行系统的光谱学研究,为揭示氮化镓材料黄绿/紫外发光起源及生长条纹研究提供了崭新的研究视角,并用光泵浦实现了紫外激射,扩展了氮化镓微碟激光器的制备路线;为进一步获得更大尺寸、更高质量GaN生长研究奠定了基础。高质量大尺寸GaN体单晶需要进一步进行杂质调控、降低位错、制备更高质量、更大尺寸氮化镓体单晶。

(备注:以上信息仅根据现场整理未经嘉宾本人确认,仅供参考!)

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