GaN同質外延能夠克服異質外延中不可避免的晶格失配及熱失配等問題，消除外延過程中由于上述問題產生的應力應變，是生長低位錯密度、低應力應變高質量AlGaN/GaN HMET的最佳路徑。與藍寶石、SiC等異質襯底相比，國產四英寸GaN襯底尚處于起步階段，基于國產四英寸GaN襯底的AlGaN/GaN HMET仍處于研發階段。

近日，第七屆國際第三代半導體論壇暨第十八屆中國國際半導體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會展中心舉行。期間，“IFWS& SSLCHINA：氮化物半導體襯底與外延技術“分論壇于12月7日舉行，會上，河北半導體研究所高楠做了題為“國產4英寸GaN襯底上MOCVD外延高質量AlGaN/GaN HEMT材料”的主題報告

 

研究在國產四英寸GaN襯底上通過金屬有機物化學氣相淀積法，生長出了高質量的AlGaN/GaN HEMT外延材料。生長過程采用NH₃/H₂混合氣體及H₂交替通入的方法對襯底表面進行了預處理，同質外延1μm GaN后依次生長了AlN插入層、AlGaN勢壘層以及GaN帽層，其中AlGaN勢壘層Al組分20%，厚度為25 nm。對同質外延AlGaN/GaN HEMT外延材料進行測試表征。原子力顯微鏡測試顯示同質外延的AlGaN/GaN HEMT外延材料表面呈現平直排列的原子臺階；高分辨率X射線雙晶衍射儀測試得到GaN（002）晶面搖擺曲線半高寬為48.9弧秒，（102）晶面搖擺曲線半高寬為43.5弧秒；非接觸霍爾測試儀結果顯示二維電子氣遷移率為2159 cm² ，面密度為8.89×10¹²cm^-2，說明制備的材料晶體質量高且電學性能優異。此外，使用微區拉曼光譜儀對外延前后的應力變化進行了表征，同質外延的GaN E2-high峰位與襯底的E2-high峰位完全重合，表明同質外延過程中無應力應變產生。
 

（內容根據現場資料整理，如有出入敬請諒解）