今年早些時候，日本開發(fā)了一種氮化鎵晶體制備方法，以“High-Quality GaN Crystal Growth Using Flux-Film-Coated LPE with Na Flux”（鈉助劑涂覆薄膜的LPE生長高品質(zhì)氮化鎵晶體）為題發(fā)表在“晶體研究與技術(shù)”（Crystal Research ＆ Technology）期刊上，據(jù)稱用這種方法制備的GaN晶體缺陷相比當(dāng)前的技術(shù)要少得多。

DOI : 10.1002/crat.202000042

（FFC-LPE）技術(shù)生長GaN晶體的原理示意圖

這項(xiàng)技術(shù)是有國家材料科學(xué)研究所（NIMS）和東京工業(yè)大學(xué)（Tokyo Tech）共同開發(fā)的，與傳統(tǒng)的直接在溶液中生長晶體技術(shù)的區(qū)別在于，其使用了一種涂油薄合金薄膜的基底，有效防止了溶液中的雜質(zhì)在晶體生長時混入。

傳統(tǒng)的GaN單晶生長技術(shù)，即在襯底上噴涂氣體原料，有一個根本的缺點(diǎn)：它們會在晶體中形成許多原子級缺陷（包括位錯）。含位錯的GaN晶體被集成到功率器件中時，漏電流通過器件而導(dǎo)致器件損壞。為了解決這個問題，人們一直在努力開發(fā)兩種替代的晶體合成技術(shù)：氨熱法和鈉通量法。這兩種方法的晶體是在含晶體原料的溶液中生長的。雖然鈉熔劑法已被證明可有效減少位錯的形成，但問題在于雜質(zhì)難以排除。

在這個項(xiàng)目中，生長氮化鎵晶體的同時，在氮化鎵種子基板上連續(xù)地涂上由晶體生長原材料（即鎵和鈉）組成的液態(tài)合金，從而防止夾雜物被困在生長晶體中。此外，這種技術(shù)被發(fā)現(xiàn)可以有效地減少位錯的形成，從而合成高質(zhì)量的晶體。這種技術(shù)可以通過一個非常簡單的過程在大約一個小時內(nèi)制備出高質(zhì)量的GaN襯底。該技術(shù)為下一代功率半導(dǎo)體器件的制備提供了一種新的方法。我們目前正在通過生長小晶體來驗(yàn)證它的有效性。在未來的研究中，我們計劃將其發(fā)展成一種實(shí)用的技術(shù)，使之能夠合成更大的晶體。

編譯 YUXI