紫外LED理想衬底材料，中日两团队在AlN晶体有新进展
行家说UV 导读：
AlN晶体作为超宽禁带半导体材料，具有诸多优异的物理性能，是紫外光电器件的理想衬底材料。为此关于AlN单晶衬底及其相关器件一直是超宽禁带半导体领域的研究热点。日前，中国和日本在该领域都有新进展进展。
东京农业技术等大学在AlN衬底取得突破
日前，由东京农业技术大学、Tokuyama Corporation、Fujitsu Limited和波兰高压物理研究所组成的研究团队对外声称合作开发高结构质量的AlN衬底方面取得了重大突破，该基板在紫外线下具有优异的透明度。
据悉，该研究团队使用一种新的Taiyo Nippon Sanso HVPE反应器来抑制寄生反应，使得AlN能够以150-170µm/hr的生长速度沉积。由此产生的AlN保留了通过物理蒸汽传输（PVT）生长的种子的结构质量，同时降低了抑制深紫外透明度的杂质密度。
在先前的研究中，使用PVT生长的种子和选择性生成AlCl₃，其不与石英反应，HVPE方法产生具有深紫外透明度和10³cm-2量级位错密度的结晶AlN。然而，寄生反应将生长速度限制在几十微米——这远远低于PVT的生长速度，在2230°C时，PVT的增长速度可达150-170µm/hr。而该团队的Taiyo Nippon Sanso HVPE_A111基于石英的卧式反应器抑制了这些寄生反应。
由此使用AlCl3作为铝源，通过由BN制成的喷嘴供应以防止寄生反应，并使用NH3作为氮源，该团队在6 mm×7 mm×0.52 mm的AlN（0001）片上生长AlN膜，这些AlN片是从PVT制造的35mm直径HexaTech晶片上切下的。这些片为AlN以高达156µm/小时的生长速率生长奠定了基础。
另外使用光学显微镜检查约50mm厚的膜显示生长速率影响形态学。7.6µm/小时的速度产生了非常光滑的表面，而大约50µm/小时或更高的速度导致了向三维生长模式的转变，从而形成了六边形金字塔小丘。然而，即使在156µm/小时的最快生长速度下，也没发现AlN微晶落在表面上，这导致了典型宽度和高度分别为250mm和2mm的小丘。
根据沿对称和斜对称平面的X射线衍射摇摆曲线，即使当生长速率超过150µm/hr时，也可以以与PVT生长的AlN相当的结构质量生长同质外延层。
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中国电科46所AlN单晶结晶质量大幅度提升已导入美的、惠而浦等家电品牌
日前，中国电子科技集团公司第四十六研究所宣称近年来在高质量AlN籽晶培育、传热传质动态控制、长时间稳定生长等方面取得了重要突破，生长的AlN单晶结晶质量得到了大幅度提升。
在研究中发现AlN晶体外廓由少数几个低指数晶面合围而成，其头部（晶头）为规则的六棱台形状（见图1(a)），生长面为光滑平整的(00.1)面。原子力显微镜下的表面微观形貌观测结果显示，晶片表面的台阶流规整有序，未发现明显的台阶簇，更不存在晶界或亚晶界（见图1(b)、(c)）。
由图1(c)还可发现，在{10.n}面交汇处不同取向的台阶流呈120°夹角，反映出高质量的台阶流生长模式。该晶片XRD摇摆曲线五点测试结果如图2所示，其（00.2）面及（10.2）面XRD FWHM值均低于100″，反映出晶体较高的结晶质量及均匀性。
图1 高质量AlN晶头及其表面形貌。(a)晶体头部照片；(b) 、(c)原子力显微镜下表面微观形貌
图2头部晶片的XRD摇摆曲线。
目前，中国电科四十六所可以稳定制备1英寸及2英寸高质量AlN单晶衬底（见图3），同时探索更大尺寸单晶的生长工艺。
图3高质量AlN单晶片。(a)1英寸晶片；(b)2英寸晶片
来源：中国电科46所、行家说UV整理、化合物
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