編號：NMJS08718
篇名：GaN單晶的HVPE生長與摻雜進展
作者：齊占國 劉磊 王守志 王國棟 俞嬌仙 王忠新 段秀蘭 徐現(xiàn)剛 張雷
關(guān)鍵詞： 氮化鎵 氫化物氣相外延 摻雜 晶體生長 綜述
機構(gòu)： 山東大學(xué)新一代半導(dǎo)體材料研究院 齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）材料科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 相比于第一代和第二代半導(dǎo)體材料,第三代半導(dǎo)體材料具有更高的擊穿場強、電子飽和速率、熱導(dǎo)率以及更寬的帶隙,更適用于制備高頻、大功率、抗輻射、耐腐蝕的電子器件、光電子器件和發(fā)光器件。氮化鎵(GaN)作為第三代半導(dǎo)體材料的代表之一,是制作藍綠激光、射頻微波器件和電力電子器件的理想襯底材料,在激光顯示、5G通信、相控陣雷達、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。氫化物氣相外延(Hydride vapor phase epitaxy,HVPE)方法因生長設(shè)備簡單、生長條件溫和和生長速度快而成為制備GaN晶體的主流方法。由于普遍使用石英反應(yīng)器,HVPE法生長獲得的非故意摻雜GaN不可避免地存在施主型雜質(zhì)Si和O,使其表現(xiàn)出n型半導(dǎo)體特性,但載流子濃度高和電導(dǎo)率低限制了其在高頻大功率器件中的應(yīng)用。摻雜是改善半導(dǎo)體材料電學(xué)性能最普遍的方法,通過摻雜不同摻雜劑可以獲得不同類型的GaN單晶襯底,提高其電化學(xué)特性,從而滿足市場應(yīng)用的不同需求。本文介紹了GaN半導(dǎo)體晶體材料的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì),綜述了近年來采用HVPE法生長高質(zhì)量GaN晶體的主要研究進展;對GaN的摻雜特性、摻雜劑類型、生長工藝以及摻雜原子對電學(xué)性能的影響進行了詳細介紹。最后簡述了HVPE法生長摻雜GaN單晶面臨的挑戰(zhàn)和機遇,并展望了GaN單晶的未來發(fā)展前景。
