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AlN材料的HVPE生长研究

来源:物理学院2017/06/21 10:40

学术报告:AlN材料的HVPE生长研究

报告人: 张纪才 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员

时间:6.23(周五)下午 230

地点:理A504

AlN及其合金是深紫外光电子器件和高频大功率微波器件的理想材料。由于AlN本身的物理特性,导致其生长制备比较困难,一般需要较高的生长温度。在AlN异质外延生长中,由晶格失配和热失配引入大量的缺陷和较大的应力,通常会导致AlN材料开裂。因此,要获得高质量大面积的AlN单晶材料,必须同时解决缺陷和应力的问题。

报告介绍了高温HVPE系统工作,并研究了在0001)面蓝宝石衬底上生长AlN的生长过程,探讨了生长条件对生长模式和应力的影响。HVPE生长AlN是一种非平衡态生长过程,体系的自由能与生长温度密切相关。在快速生长条件下,低温下某些非极性面或半极性面的自由能会低于(0001)面,因此通常在AlN外延层中出现沿(10-11)方向生长的单晶颗粒。提高生长温度,则可以有效消除这种半极性单晶颗粒。在应力控制方面,采用图形衬底和侧向外延技术可以实现应力的可控生长。然而由于蓝宝石刻蚀困难,并且会造成二次污染。因此研究工作中又进一步发展出了原位高温刻蚀技术代替图形衬底,可有避免二次污染和降低成本。但这种技术生长效率较低,又会造成时间和设备成本浪费。最终,采用高温缓冲层技术实现了应力和质量可控的模板生长,实现了2英寸、厚度5-10微米无裂纹、高质量AlN模板材料的外延生长。

个人简介

张纪才,博士,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员,中国科学院“引进杰出技术人才” (中科院“百人”计划)。2005年毕业于中国科学院半导体研究所,获得博士学位。20052010年先后在以色列理工学院、日本名古屋工业大学、日本三重大学从科研工作。2010年底加入中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,任研究员,主要从事氮化物半导体材料的生长和特性研究,以及相关器件的研发和物理性能的研究。十数年来一直从事III族氮化物半导体材料的研究,在Sci. Rep., Appl. Phys. Lett, J. Appl. Cryst. , J. App. Phys.SCI收录期刊发表论文50余篇,被引用300余次,在国内外会议上做邀请报告8次。

回国以来,自主研发成功具有完全自主知识产权的国内首台适合2英寸材料生长的高温氢化物气象外延(HVPE)设备,填补了国内高温HVPE设备空白。在此设备上成功研发出低成本、高质量、无裂纹、厚度达到5-10微米的2英寸氮化铝(AlN/蓝宝石复合衬底产品,达到国内领先、国际先进水平,并通过了用户使用验证。国际上首次实验上发现并研究了AlN体材料高温外延生长中的孪晶结构和∑转晶现象。先后被评为中科院引进杰出技术人才(中科院“百人”)、江苏省“企业博士聚集计划(创新类)”、苏州市紧缺高层次人才(姑苏重点产业紧缺人才计划)、苏州工业园区高层次和紧缺人才。