8月14日，弗勞恩霍夫應(yīng)用固體物理研究所（Fraunhofer IAF）宣布在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展——他們成功利用MOCVD（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積）工藝制造和表征了一種全新的半導(dǎo)體晶圓材料氮化釔鋁（AlYN），它以優(yōu)良的材料性能和對(duì)氮化鎵（GAN）的適應(yīng)性而在高能效、高頻電子通信領(lǐng)域具有巨大潛力。

AlYN晶圓片不同的顏色細(xì)微差別是由于不同的釔濃度和生長(zhǎng)條件造成

長(zhǎng)期以來，性能優(yōu)異的氮化釔鋁最大的挑戰(zhàn)來自于生長(zhǎng)困難，只能通過磁控濺射沉積制備——除了工藝復(fù)雜外，主要沉積速率和靶材利用率低，在厚膜和大面積襯底制備時(shí)效率低下。

2023年，F(xiàn)raunhofer IAF研究人員首次成功沉積了纖鋅礦結(jié)構(gòu)，含有超過30%釔濃度的600納米厚的AlYN。本次的突破在于精確可調(diào)釔濃度的AlYN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)制備，釔濃度最高達(dá)16%，且釔濃度為8%時(shí)，二維電子氣（2DEG）特性最佳。值得一提的是，研究人員利用在4英寸碳化硅基材上生長(zhǎng)，展示了AlYN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可伸縮性和結(jié)構(gòu)均勻性。他們成功地在商業(yè)MOCVD反應(yīng)器中創(chuàng)建了AlYN層,使之能夠在更大的MOCVD設(shè)備中擴(kuò)展到更大的基板。

基于本次突破，IAF 表示AlYN工業(yè)化使用的一個(gè)主要障礙是它對(duì)氧化的敏感性,這影響了它對(duì)某些電子應(yīng)用的適宜性。"今后必須探索減少或克服氧化的戰(zhàn)略。高純度前體的開發(fā)、保護(hù)涂層的使用或創(chuàng)新的制造技術(shù)可對(duì)此作出貢獻(xiàn)。AlYN對(duì)氧化的敏感性是一個(gè)主要的研究挑戰(zhàn),以確保研究工作集中在最有可能取得成功的領(lǐng)域。

編譯整理 YUXI