GaN性能優(yōu)異，在光電子、微電子器件應(yīng)用廣泛，發(fā)展?jié)摿薮?；進(jìn)一步發(fā)展，需提升材料質(zhì)量，制備高質(zhì)量氮化鎵同質(zhì)襯底。同質(zhì)襯底有助于發(fā)揮GaN基器件性能，助熔劑法極具產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢。國際上，日本進(jìn)展迅速（最大超過6 inch，位錯密度低至102/cm2 量級）。當(dāng)前存在著多晶、應(yīng)力、位錯、點缺陷、均勻性等挑戰(zhàn)。

近日，第九屆國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）&第二十屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA）在廈門國際會議中心召開。期間，“氮化物襯底、外延生長及其相關(guān)設(shè)備技術(shù)分會“上，中國科學(xué)院蘇州納米所助理研究員司志偉帶來了“助熔劑法生長GaN單晶襯底的研究進(jìn)展 ”主題報告，國際進(jìn)展及挑戰(zhàn)，主要研究內(nèi)容及進(jìn)展。

報告分享了助熔劑法GaN單晶生長及物性研究進(jìn)展，涉及不同生長機制下應(yīng)力演化-應(yīng)力控制，探索單晶制備路線-應(yīng)力驅(qū)動自分離，生長習(xí)性研究-Ga&N極性，Ga/N-polar GaN 黃光帶來源-點缺陷，助熔劑法生長的Ga/N-polar GaN普遍存在黃光，N極性明顯強于Ga極性。Ga/N-polar GaN 黃光帶來源-點缺陷，助熔劑法自發(fā)形核GaN微晶，微碟光學(xué)起源研究-黃綠光(YGL)，光泵浦激發(fā)GaN微碟實現(xiàn)紫外激光，實現(xiàn)紫外激光行為的物理機制等。

報告指出，利用島狀生長產(chǎn)生拉應(yīng)力抵消生長界面壓應(yīng)力，實現(xiàn)良好的應(yīng)力控制，成功獲得3英寸、無裂紋的Na-flux GaN體單晶；探索單晶制備新路徑，利用籽晶回溶腐蝕，產(chǎn)生空洞輔助自分離，獲得了自分離、無應(yīng)力GaN，并探討了其分離機制；

在同一生長條件下同時獲得Ga&N極性GaN，首次系統(tǒng)研究了其生長習(xí)性及其應(yīng)力分布，顯著降低位錯至4-8x105cm-2；對Ga&N極性GaN的YL起源深入研究，排除了位錯、鎵空位相關(guān)的缺陷，通過缺陷形成能計算及SIMS表征，證實了C雜質(zhì)相關(guān)的缺陷導(dǎo)致YL出現(xiàn)，為進(jìn)一步調(diào)控載流子及缺陷發(fā)光提供指導(dǎo)。

對自發(fā)形核微晶進(jìn)行系統(tǒng)的光譜學(xué)研究，為揭示氮化鎵材料黃綠/紫外發(fā)光起源及生長條紋研究提供了嶄新的研究視角，并用光泵浦實現(xiàn)了紫外激射，擴展了氮化鎵微碟激光器的制備路線。

為進(jìn)一步獲得更大尺寸、更高質(zhì)量GaN生長研究奠定了基礎(chǔ)。高質(zhì)量大尺寸GaN體單晶需要進(jìn)一步進(jìn)行雜質(zhì)調(diào)控、降低位錯、制備更高質(zhì)量、更大尺寸氮化鎵體單晶。

審核編輯：劉清