超寬禁帶半導(dǎo)體材料AlN是深紫外發(fā)光二極管、深紫外探測器、聲波濾波器、光學(xué)頻率梳等器件的核心材料，在殺菌消毒、導(dǎo)彈預(yù)警、5G通信、非線性光學(xué)等領(lǐng)域等領(lǐng)域得到了快速的擴展應(yīng)用。 

　　由于大尺寸AlN單晶襯底存在價格昂貴、尺寸小、透射率低的問題，目前在藍(lán)寶石等襯底上通過異質(zhì)外延制備AlN基材料及器件是主要技術(shù)路徑，獲得高晶體質(zhì)量的異質(zhì)外延AlN基材料是高性能AlN基器件產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的關(guān)鍵。 

　　通常情況下，增厚AlN材料可有效增強位錯相互作用以降低位錯密度，但是AlN厚膜中存在的高強度張應(yīng)變會造成材料表面開裂，影響器件性能，如何實現(xiàn)無裂紋AlN厚膜是目前的研究熱點之一。 

　　近日，省科學(xué)院半導(dǎo)體所的科研人員在平片藍(lán)寶石襯底上通過原位引入高密度的納米孔洞，有效降低了上層AlN和底層AlN之間的接觸面積，從而降低相互耦合，最終達到緩解張應(yīng)變的效果，可在平片藍(lán)寶石上實現(xiàn)5.6微米無裂紋AlN(而在平片藍(lán)寶石襯底上用常規(guī)技術(shù)路線生長的AlN厚度超過2-3微米就會產(chǎn)生裂紋)，因此大幅度降低了AlN外延層中的位錯密度。

　　該項工作部分成果以“Fast growth of crack-free thick AlN film on sputtered AlN/sapphire by introducing high-density nano-voids”為題發(fā)表在應(yīng)用物理類老牌期刊Journal of Physics D: Applied Physics，并被半導(dǎo)體領(lǐng)域國際權(quán)威媒體雜志《Semiconductor Today》關(guān)注和報道。省科學(xué)院半導(dǎo)體所為論文第一作者和通訊作者單位，該項工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省重點研發(fā)計劃和廣東省科學(xué)院建設(shè)國內(nèi)一流研究機構(gòu)行動專項等項目的資助。 

　　論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/ab97d9 

　　新聞鏈接：http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/jul/gisit-240720.shtml

　　納米孔洞形貌圖

　　引入納米孔洞前后AlN晶體質(zhì)量和形貌變化對比圖

　　（供稿/何晨光）