超寬禁帶半導體材料氮化鋁(AlN)具有超高擊穿場強、高飽和電子漂移速度、高熱導率、高表面聲速、高非線性光學系數等優點，可用于制備大功率電子器件、表面聲波濾波器、激光器、紫外探測器、紫外發光器件，在航天航空、軍用抗電子干擾、大功率雷達和導彈預警等方面具有重要戰略價值，同時在5G通訊、功率開關、殺菌消毒、新能源等國民經濟領域發揮重要作用。現階段，在大尺寸、低成本、工藝成熟的藍寶石襯底上利用MOCVD方法進行異質外延生長是制備AlN材料的主流技術路線。然而，AlN外延層和藍寶石襯底之間存在嚴重的晶格失配和熱失配，在藍寶石上外延AlN薄膜會產生高密度的貫穿位錯和高強度的應力，嚴重影響器件性能的提升。
基于以上問題，廣東省科學院半導體所先進材料平臺前期利用原位納米孔洞方法大幅提高位錯湮滅和應變弛豫效率，制備出5.6微米厚的低位錯密度、無裂紋AlN，該成果先后被半導體領域知名媒體雜志《Semiconductor Today》（論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.cgd.1c00170）以“頭條新聞”形式報道2次，并作為國家重點研究計劃“大失配、強極化第三代半導體材料體系外延生長動力學和載流子調控規律”項目的代表性進展交流匯報。
近期，為進一步簡化生長方法和降低制備成本，先進材料平臺基于“兩步生長法”技術路線，引入“之”字形宏臺階誘導的位錯傾斜和相互作用，在AlN厚度僅為1微米的前提下，將位錯密度降至1.4E9 cm-2，在采用相同技術路線的指標對比中處于國際前列。
圖：利用“之”字形宏臺階誘導位錯傾斜和相互作用的原理以及“兩步生長法”位錯密度(TDD)的國際指標對比
該項工作部分結果以“Low-Defect-Density Aluminum Nitride (AlN) Thin Films Realized by Zigzag Macrostep-Induced Dislocation Redirection”為題發表在美國化學學會晶體學權威期刊Crystal Growth & Design。省科學院半導體所何晨光博士為論文第一作者，陳志濤博士和趙維博士為論文共同通訊作者，該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省重點研發計劃和廣東省科學院建設國內一流研究機構行動專項等項目的資助。來源：廣東省科學院
近年來，寬禁帶半導體已成為全球高技術競爭戰略制高點之一，國際半導體及材料領域研究和發展的熱點，基于寬禁帶半導體材料，半導體照明已經形成巨大規模的產業，并在電子功率器件領域繼續深入發展。為推動我國寬禁帶半導體領域的發展，加強各界交流與協同創新，由中國有色金屬學會寬禁帶半導體專業委員會、中國電子學會電子材料學分會共同主辦，廈門大學和第三代半導體產業技術創新戰略聯盟聯合承辦的“第四屆全國寬禁帶半導體學術會議（WBSC）”將于2021年10月12-15日在廈門舉辦。
本屆論壇，以“芯動力·新征程——寬禁帶半導體的機遇與挑戰”為主題，屆時來自國內寬禁帶半導體領域學術界、產業界的專家學者、科研技術人員、院校師生、企業家代表等，將圍繞寬禁帶半導體材料生長技術、材料結構與物性、光電子和電子器件研發以及相關設備研發等領域開展廣泛交流，促進產學研用的交流合作。深信這次會議必將對我國寬禁帶半導體材料與器件的學術研究、技術進步、產業發展起到有力的推動作用。目前會議論文征集正在進行中，歡迎相關領域的專家、學者、行業企事業單位積極投稿、參會交流！
