氮化物量子結構是制備紫外乃至深紫外發光二極管、探測器,以及激光器的核心結構和關鍵材料。然而,由于生長過程中存在晶格失配大、氣相預反應強等問題,想要制備出具有原子尺度的陡峭界面和均勻組分的量子結構材料具有一定難度。特別是生長特征尺度達到單個分子層量級的氮化物量子結構,涉及的生長動力學過程尤為復雜,制約了超晶格、量子阱等結構品質的提高。
近日,由深圳市龍華區科技創新局特別支持,國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)主辦,深圳第三代半導體研究院與北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦的第十六屆中國國際半導體照明論壇(SSLCHINA 2019)暨2019國際第三代半導體論壇(IFWS 2019)在深圳會展中心召開。
期間,山西中科潞安紫外光電科技有限公司與中微半導體設備(上海)股份有限公司協辦的“固態紫外器件技術”分會如期召開。分會重點關注以氮化鋁鎵、氮化鎵為代表的紫外發光材料,以碳化硅、氮化鎵為代表的紫外探測材料,高效量子結構設計及外延,以及發光二極管、激光器、光電探測器等核心器件的關鍵制備技術。
廈門大學的高娜做了《可原子尺度精確調控的AlN/GaN結構分選生長》的報告。目前AlN LED探測器、激光器基本采用MBE、MOCVD、MOVPE三種方法來生長。目前國際報道水平來看,康奈爾大學采用MBE方法,已經長出了232-272nm的材料,而NTT通過MOVPE/MOCVD方法在SiC襯底長出了AlN/GaN(239nm)。
三種方法中,MOVPE的技術發展不平衡,材料生長質量高,但是技術難度大,目前主流的思路主要從溫度、壓力兩個方面來調節。而廈門大學另辟蹊徑,嘗試從調節化學式的方法來改善材料的生長。她匯報了她們團隊的研究成果:通過化學勢的計算,研究了AlN和GaN原子生長單元組成元素的性質和形成機理。結合生長單元化學勢的生長機制,通過控制生長環境,采用分層生長的方法制備了一系列的數字合金化(AlN)m/(GaN)n超晶格。通過HR-XRD、RSM和TEM表征,獲得了原子尺度上的相干晶格、突變界面和積分單分子膜。在高結晶度(AlN)m/(GaN)n的基礎上有望進一步實現。