广东半导体所：氮化镓外延实现新突破
行家说消息 据广东省科学院半导体研究所1月18日官网消息称，半导体所先进材料平台制备了位错密度低至2.7×108cm-2且方块电阻高达2.43×1011Ω/R的高质量GaN外延层模板。
据悉，目前市场上高性能器件功能的实现需要GaN材料兼具低位错密度和半绝缘特征，但在GaN的生长过程中，蓝宝石衬底中大量氧元素向上扩散现象的存在，导致传统GaN/蓝宝石模板呈现典型的n型导电特性。
为解决这一问题，传统技术路线为采用金属（Cr、Mg、Fe）或C元素掺杂对n型载流子进行补偿，但掺杂方法会带来金属偏析、记忆效应及电流崩塌等负面影响，阻碍器件性能的提升。
相比于传统技术路线，该界面调控方法显著了提高材料利用率，简化外延工艺，大幅度降低成本。
半导体所先进材料平台针对因基板氧元素扩散导致GaN/蓝宝石模板呈现n型导电特性的问题开展深入研究，通过单步磁控溅射工艺引入超薄（10nm）AlN缓冲层对外延界面调控实现了新突破。
图1 外延界面处TEM截面图，O元素的EELS mapping图及位错转弯湮灭示意图
图2 利用不同AlN缓冲层工艺制备GaN/蓝宝石模板的位错和电阻率数值对比
