O substrato AlN de cristal único pode ser fornecido com especificações encontradas emhttps://www.powerwaywafer.com/aln-substrate.html.

O cristal único AlN é o material semicondutor de bandgap direto com a maior largura de bandgap (6,2 eV), que possui excelentes características, como intensidade de campo de ruptura extremamente alta, excelente condutividade térmica, propriedades físicas e químicas estáveis. Além disso, o cristal único de AlN possui rede muito pequena e incompatibilidade térmica com GaN e AlGaN, e é considerado o melhor substrato para materiais epitaxiais III-V. Possui amplas perspectivas de aplicação em detectores ultravioleta profundos, LEDs ultravioleta profundos, LDs ultravioleta profundos e campos de alta potência de micro-ondas.

Atualmente, o método de Transporte Físico de Gás (PVT) é o método principal para a preparação de monocristais de AlN em massa. No entanto, o principal fator que restringe o desenvolvimento da tecnologia de crescimento de cristal único de AlN baseada em PVT é a aquisição de cristais de semente de AlN de alta qualidade, bem como a correlação entre as condições de crescimento e os modos de crescimento quando os cristais de semente de AlN crescem homogeneamente.

Os pesquisadores usaram o método PVT para cultivar monocristais de AlN de alta qualidade em cristais de semente de AlN feitos por eles mesmos. A morfologia da superfície dos monocristais de AlN sob diferentes modos de crescimento (ilha tridimensional e centros de crescimento de hélice única) foi observada. Com base na otimização da estrutura do campo térmico, descobriu-se que a temperatura superficial dos cristais de semente de AlN desempenha um papel importante no crescimento do cristal, e as condições de crescimento determinam diretamente o modo de crescimento do cristal. Vale a pena notar que a meia largura (FWHM) dos picos de difração (002) e (102) dos monocristais de AlN cultivados no modo de centro de crescimento de hélice única são 65 e 36 segundos de arco, respectivamente. Uma camada tampão de AlN e um filme fino AlxGa1-xN com alto componente de Al foram sequencialmente cultivados epitaxialmente em um substrato de cristal único de AlN de alta qualidade usando MOCVD. A superfície da camada tampão de AlN apresenta boa qualidade de cristalização superficial. O componente Al do filme fino epitaxial AlxGa1-xN é 0,54, e a meia largura na metade máxima (FWHM) de (002) e (102) reflexões de Al x Ga1-xN são 202 e 496 segundos de arco, respectivamente. Os resultados da pesquisa acima indicam que, em comparação com substratos de SiC ou safira, os substratos de cristal único de AlN exibem vantagens superiores no crescimento epitaxial homogêneo de AlN e filmes de AlGaN com alto teor de Al.

Fig.1 Morfologia da superfície do cristal único de AlN

Este estudo orientará ainda mais a preparação de monocristais de AlN de alta qualidade e promoverá o desenvolvimento de epitaxia de AlGaN e dispositivos relacionados.

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