近日，探花av-探花视频-国产探花 新一代半导体材料集成攻关大平台氮化物张雷教授团队研究论文《蓝宝石图形-多孔薄膜复合衬底生长GaN单晶研究》发表于我国无机材料学科的最新研究进展期刊《无机材料学报》。邵慧慧博士为论文第一作者，张雷与王守志为共同通讯作者，探花av-探花视频-国产探花 为第一通讯单位。

本研究用金属有机化学气相沉积法首先在蓝宝石图案化衬底上生长氮化镓薄膜，然后湿法腐蚀氮化镓薄膜，制备出蓝宝石图形-多孔薄膜复合衬底，接着在其上生长氮化镓单晶，自剥离得到氮化镓体块单晶。同时阐述了蓝宝石图形-多孔薄膜复合衬底上生长GaN单晶的生长机制，为生长提高自剥离GaN单晶质量提供了新的思路。

研究背景

氮化镓(GaN)及其合金材料由于具有宽直接带隙、高载流子迁移率、高击穿电压、化学性质稳定等特点，在半导体发光二极管、激光二极管、光电探测器、高频高功率微波器件等方面都具有非常广阔的应用前景。由于GaN与异质衬底之间存在较大的晶格失配和热失配，会在GaN外延层中引入高密度的失配位错而降低器件的性能与寿命。解决这一问题最根本的方法就是在GaN同质衬底上进行外延生长。

本文亮点

1.由于蓝宝石图案化多孔结构的影响，在氮化镓薄膜生长过程中应力得到显著释放，从而减少了缺陷。

2.通过将氮化镓薄膜制备成多孔结构并在此基础上生长出体单晶，解决了在均匀衬底上外延生长时的晶格匹配问题。

图文导读

蓝宝石图形-多孔薄膜复合衬底生长氮化镓单晶研究取得新进展。HVPE法生长GaN单晶后，蓝宝石图形衬底上的多孔结构被填充，但是放大观察仍然有空隙，说明蓝宝石图形-多孔薄膜复合衬底在生长GaN过程中，多孔结构与生长中Ga原子，N原子重新结合，原来的缺陷被破坏，可能阻止了原来的缺陷进一步延伸，进而提高了GaN单晶的晶体质量。

图1：蓝宝石图案多孔薄膜复合基底上生长的氮化镓晶体横截面的SEM照片

蓝宝石图形-多孔薄膜复合衬底生长氮化镓单晶位错密度降低取得新的进展，黑点的密度从8.0×106 cm–2降低至2.3×106 cm–2，黑点与位错的非辐射载流子复合有关。因此黑点的密度接近GaN单晶中位错的密度。研究证明了在蓝宝石图形-多孔薄膜复合衬底上生长的GaN单晶的晶体质量得到了提高，研究方法可有效减少缺陷。

图2：不同基底上生长的氮化镓单晶的CL光谱

总结与展望

本研究证明了在蓝宝石图形多孔薄膜复合基底上生长氮化镓单晶是可行的，蓝宝石图形-多孔薄膜复合基底进一步降低了氮化镓生长过程中的位错密度和应力，在提高氮化镓晶体的质量方面发挥了重要作用。本工作对于高质量氮化镓晶体的生长具有重要的参考价值。

《无机材料学报》创刊于1986年，由中国科探花av 上海硅酸盐研究所主办，主要报道内容包括结构陶瓷材料、信息功能材料、能源与环境材料、生物材料等方面的最新研究成果,设有研究论文、研究快报(英文)、综述、观点评述、研究亮点和科技进展版块，目前已被SCI-E、EI、Scopus、CA、CSTPCD、CSCD、CNKI等数据库收录，入选“高质量科技期刊分级目录——材料科学-综合类”T1区和“无机非金属领域高质量科技期刊分级目录” T1区期刊。