性能提升80%，接近理论值！GaN又有新技术
最近，日本有一项氮化镓技术应发了关注。
9月10日，大阪大学官网发文称，他们已经成功研发了2英寸低成本N极性GaN-on-AlN，并已将研究成果发表在美国科学期刊《Science Advances》上。
该技术有几个特点：
● 用蓝宝石开发了低成本N极性AlN衬底；
● AlGaN 的 AlN 比例从20%提高到100%；
● 二维电子气达到3.6×1013cm-2 。
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传统难点：
N极性氮化镓难以制造
GaN晶体管是通过利用“二维电子气”来实现高速操作，而二维电子气的密度会随着GaN和AlGaN之间的电极化差异而变化。
一般来说，AlGaN 中20%的 AlN 比例可提供足够高的导电性，但随着第六代移动通信系统 (6G) 对高速通信需求的增加，业界已经尝试进一步提高它的导电性。
其中，在 AlN 衬底上生长 GaN 晶体（GaN on AlN）是一种通过将 AlN 比率提高到100% ，来实现高密度电荷存储的方法，这种技术备受关注。
AlN基GaN有两个晶面：金属极性面和氮 (N) 极性面。其中，迄今为止的研究和开发仅限于稳定的金属（Ga或Al）极面。这是因为N极面会因为氧杂质而在晶体生长过程中容易反转为金属极性。
尽管如此，由于AlN基N极性GaN有望实现更性能的高速功率器件，因此业界还是希望在 N 极 性AlN晶体生长方面取得突破。
但是这又存在另一个问题——AlN晶体成本较高。
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利用3种技术
制造低成本N极性AlN衬底
为了在不使用昂贵的 AlN 单晶衬底的情况下在 AlN 上实现 N 极 GaN，大阪大学通过3种特有技术，开发了直径2英寸的低成本N极AlN衬底。
首先，他们通过廉价的溅射法在大直径蓝宝石衬底上沉积AlN薄膜，并进行退火，制造出高质量的基底衬底。
其次，通过“Al辅助清洗”对衬底表面进行清洗，解决了由于表面氧化膜的氧杂质导致N极性反转为金属极性的问题。这是一种通过在高真空室中形成超薄Al膜来减少和挥发表面氧化膜的方法。
第三，通过在同一腔室中通过分子束外延 (MBE) 连续生长晶体，成功地制造了 N 极 AlN 和 AlN基GaN。
通过Al辅助清洗成功生长高质量 N 极 AlN 晶体
研究结果显示，N极性AlN和AlN基GaN延续了底层衬底的极性。
根据N极性GaN-on-AlN样品，AlN衬底上晶体生长了由GaN/Al 0.9 Ga 0.1 N组成的二维电子气积累层，电子密度为3.6×1013 cm-2，该值与4.2×1013 cm-2的理论计算值一致。
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