大尺寸GaN微波材料范德瓦耳斯外延机理及应力调控研究

作     者：李传皓 李忠辉 彭大青 张东国 杨乾坤 罗伟科 LI Chuanhao;LI Zhonghui;PENG Daqing;ZHANG Dongguo;YANG Qiankun;LUO Weike

作者机构：南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016 中国电科碳基电子重点实验室南京210016 

出 版 物：《人工晶体学报》 (Journal of Synthetic Crystals)

年 卷 期：2024年第53卷第2期

页      面：252-257页

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主　　题：范德瓦耳斯异质外延 金属有机化学气相沉积 GaN微波材料 少层BN 应力调控 

摘      要：本文基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,以少层氮化硼(BN)作为插入层在4英寸蓝宝石衬底上开展范德瓦耳斯异质外延GaN微波材料的生长机理及应力调控方面的研究,探讨了AlN成核工艺对GaN缓冲层生长机制的影响,以及与材料晶体质量、应力及电学性能等之间的关联。提出了一种基于AlN/AlGaN复合成核技术的应力调控方案,首次实现了大尺寸范德瓦耳斯(vdW)异质外延材料应力的有效管控,研制的GaN微波材料的弯曲度(Bow)为+20.4μm,(002)/(102)面半峰全宽为471.6/933.5 arcsec,表面均方根粗糙度为0.52 nm,电子迁移率达到2000 cm^(2)/(V·s)。最后,基于机械剥离实现了大尺寸晶圆级GaN微波材料与蓝宝石衬底的分离,为高导热衬底转移提供便利,为大功率射频器件的制作创造条件。