Einkristallines AlN-Substrat kann mit den folgenden Spezifikationen versehen werden:https://www.powerwaywafer.com/aln-substrate.html.
AlN-Einkristall ist das Halbleitermaterial mit direkter Bandlücke und der größten Bandlückenbreite (6,2 eV), das hervorragende Eigenschaften wie extrem hohe Durchbruchfeldstärke, ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit sowie stabile physikalische und chemische Eigenschaften aufweist. Darüber hinaus weist der AlN-Einkristall eine sehr geringe Gitter- und thermische Fehlanpassung mit GaN und AlGaN auf und gilt als das beste Substrat für III-V-Epitaxiematerialien. Es hat breite Anwendungsaussichten in Detektoren für tiefes Ultraviolett, LEDs für tiefes Ultraviolett, LDs für tiefes Ultraviolett und Mikrowellen-Hochleistungsfeldern.
Derzeit ist die physikalische Gastransportmethode (PVT) die gängige Methode zur Herstellung von AlN-Masseneinkristallen. Der Hauptfaktor, der die Entwicklung der PVT-basierten AlN-Einkristall-Züchtungstechnologie jedoch einschränkt, ist der Erwerb hochwertiger AlN-Impfkristalle sowie die Korrelation zwischen Wachstumsbedingungen und Wachstumsmodi, wenn AlN-Impfkristalle homogen wachsen.
Forscher haben die PVT-Methode verwendet, um hochwertige AlN-Einkristalle auf selbst hergestellten AlN-Impfkristallen zu züchten. Die Oberflächenmorphologie von AlN-Einkristallen unter verschiedenen Wachstumsmodi (dreidimensionale Insel- und Einzelhelix-Wachstumszentren) wurde beobachtet. Auf der Grundlage der Optimierung der thermischen Feldstruktur wurde festgestellt, dass die Oberflächentemperatur von AlN-Impfkristallen eine wichtige Rolle beim Kristallwachstum spielt und die Wachstumsbedingungen direkt den Kristallwachstumsmodus bestimmen. Es ist erwähnenswert, dass die Halbwertsbreite (FWHM) der (002)- und (102)-Beugungspeaks von AlN-Einkristallen, die im Einzelhelix-Wachstumszentrumsmodus gezüchtet wurden, 65 bzw. 36 Bogensekunden beträgt. Eine AlN-Pufferschicht und ein AlxGa1-xN-Dünnfilm mit hohem Al-Anteil wurden nacheinander epitaktisch auf einem hochwertigen AlN-Einkristallsubstrat mittels MOCVD aufgewachsen. Die Oberfläche der AlN-Pufferschicht weist eine gute Oberflächenkristallisationsqualität auf. Der Al-Anteil des epitaktischen Dünnfilms AlxGa1-xN beträgt 0,54, und die Halbwertsbreite (FWHM) der (002)- und (102)-Reflexe von Al x Ga1-xN beträgt 202 bzw. 496 Bogensekunden. Die obigen Forschungsergebnisse zeigen, dass AlN-Einkristallsubstrate im Vergleich zu SiC- oder Saphirsubstraten überlegene Vorteile beim homogenen epitaktischen Wachstum von AlN- und AlGaN-Filmen mit hohem Al-Anteil aufweisen.
Abb.1 Oberflächenmorphologie eines AlN-Einkristalls
Diese Studie wird die Herstellung hochwertiger AlN-Einkristalle weiter vorantreiben und die Entwicklung der AlGaN-Epitaxie und verwandter Geräte fördern.
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