材料研發每個國家都投入的非常的資金和人才,世界上主要氮化鋁材料研發國家目前發展的水平都有所不同,美國和日本的研發水平是目前氮化鋁取得最高成就。氮化鋁材料在光電領域扮演非常重要的角色,那么目前各個國家氮化鋁材料發展水平如何呢?
我們都知道AlN材料是Ⅲ族氮化物,具有0.7~3.4eV的直接帶隙,可以廣泛應用于光電子領域。與砷化鎵等材料相比,覆蓋的光譜帶寬更大,尤其適合從深紫外到藍光方面的應用,同時Ⅲ族氮化物具有化學穩定性好、熱傳導性能優良、擊穿電壓高、介電常數低等優點,使得Ⅲ族氮化物器件相對于硅、砷化鎵、鍺甚至碳化硅器件,可以在更高頻率、更高功率、更高溫度和惡劣環境下工作,是最具發展前景的一類半導體材料。
AlN材料具有寬禁帶(6.2eV),高熱導率(3.3W/cm·K),且與AlGaN層晶格匹配、熱膨脹系數匹配都更好,所以AlN是制作先進高功率發光器件(LED,LD)、紫外探測器以及高功率高頻電子器件的理想襯底材料。
近年來,GaN基藍、綠光LED、LD、紫外探測器以及大功率高頻HEMT器件都有了很大發展。在AlGaNHEMT器件方面,AlN與GaN材料相比有著更高的熱導率,而且更容易實現半絕緣;與SiC相比,則晶格失配更小,可以大大降低器件結構中的缺陷密度,有效提高器件性能。AlN是生長Ⅲ族氮化物外延層及器件結構的理想襯底,其優點包括:與GaN有很小的晶格失配和熱膨脹系數失配;化學性質相容;晶體結構相同,不出現層錯層;同樣有極化表面;由于有很高的穩定性并且沒有其它元素存在,很少會有因襯底造成的沾污。AlN材料能夠改善器件性能,提高器件檔次,是電子器件發展的源動力和基石。
目前國外在AlN單晶材料發展方面,以美國、日本的發展水平為最高。美國的TDI公司是目前完全掌握HVPE法制備AlN基片技術,并實現產業化的唯一單位。TDI的AlN基片是在〈0001〉的SiC或藍寶石襯底上淀積10~30μm的電絕緣AlN層。主要用作低缺陷電絕緣襯底,用于制作高功率的AlGaN基HEMT。目前已經有2、3、4、6英寸產品。日本的AlN技術研究單位主要有東京農工大學、三重大學、NGK公司、名城大學等,已經取得了一定成果,但還沒有成熟的產品出現。另外俄羅斯的約菲所、瑞典的林雪平大學在HVPE法生長AlN方面也有一定的研究水平,俄羅斯NitrideCrystal公司也已經研制出直徑達到15mm的PVTAlN單晶樣品。在國內,AlN方面的研究較國外明顯滯后,一些科研單位在AlNMOCVD外延生長方面,也有了初步的探索,但都沒有明顯的突破及成果。
新時代,新技術層出不窮,我們關注,學習,希望在未來能夠與時俱進,開拓創新。