采用氢化物气相外延（HVPE） 技术制备 GaN 衬底

成果简介随着技术发展， 对于大功率白光 LED 而言， 发光效率的提高一直是个瓶颈。针对 GaN 基器件， 由于同质 GaN 衬底价格昂贵， 因此一直没有被普遍应用到 GaN基材料生长领域。 目前一般采用在异质衬底上生长 GaN 基材料， 国内外一般采用蓝宝石衬底、 碳化硅衬底、 硅衬底等等。 这导致 GaN 基材料与异质衬底之间的热膨胀系数、 晶格系数的不匹配， 从而 GaN 基材料中缺陷密度很高， 一般在 105～108/cm2 量级。 高密度的缺陷直接导致光电器件发

安徽工业大学 2021-04-14

借助石墨烯实现Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长

北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心沈波和杨学林课题组与俞大鹏、刘开辉课题组合作，成功实现了Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长，相关工作于2019年7月23日在Advanced Functional Materials上在线刊登 [doi.org/10.1002/adfm.201905056]。 GaN基宽禁带半导体具有带隙大、击穿电场高、饱和电子漂移速度大等优异，能够满足现代电子技术对高温、高频、高功率等性能的要求，对国家的高技术发展和国防建设具有重要意义。由于缺乏天然的GaN单晶衬底，GaN基半导体材料和器件主要在异质衬底上外延生长。因具有大尺寸、低成本及易于集成等优点，Si衬底上外延GaN成为近年来学术界和产业界高度关注的热点领域。 目前用于GaN外延生长的Si衬底主要是Si(111)衬底，其表面原子结构为三重排列，可为六方结构的GaN外延提供六重对称表面。然而，Si(100)衬底是Si集成电路技术的主流衬底，获得Si(100)衬底上GaN外延薄膜对于实现GaN器件和Si器件的集成至关重要。但Si(100)表面原子为四重对称，外延生长时无法有效匹配；同时Si(100)表面存在二聚重构体，导致GaN面内同时存在两种不同取向的晶畴。迄今国际上还未能实现标准Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长。图 Si(100)衬底上单晶GaN薄膜的外延生长 沈波和杨学林课题组创造性地使用单晶石墨烯作为缓冲层，在Si(100)衬底上实现了单晶GaN薄膜的外延生长，并系统研究了石墨烯上GaN外延的成核机理和外延机制。该突破不仅为GaN器件与Si器件的集成奠定了科学基础，而且对当前国际上关注的非晶衬底上氮化物半导体外延生长和GaN基柔性器件研制具有重要的指导价值。

北京大学 2021-04-11

GaN 基高压 LED

可以量产/n高压LED是多个LED单元的芯片级串联，互连比多个小功率管芯打线互连更为可靠；且LED单元之间间距很小，光线集中，便于光学设计，可用于高光密度照明，路灯、广场照明和舞台聚光照明等。几个高压LED串联后可直接达到市电电压水平，变压能耗小，驱动设计简单，可用于各种市电照明场合，例如室内照明、园区和工作场所照明等；高压LED能减小驱动电路、光学设计和散热部分的体积，因此 可采用多种灯具形式和适用多种安装场合。

中国科学院大学 2021-01-12

GaN微显示技术

北京工业大学 2021-04-14

垂直结构 GaN 基 LED

可以量产/n在垂直结构LED芯片的工艺流程中，其剥离下来的蓝宝石衬底可以回收后重复利用多次，蓝宝石衬底单芯片和2英寸整片剥离成品率大于95%。目前，垂直结构LED发光效率可以达到121.57m/W@350mA随着技术的不段进步，近几年最受人们关注的是固态通用照明领域的高亮度大功率LED应用，然而这种应用却受到蓝宝石异质衬底所带来的一系列技术问题的限制。除去了蓝宝石衬底的垂直结构LED芯片具有优良的光电热方面的性能，能满足固态通用照明对其性能的要求，采用垂直结构LED方案是固态通用照明技术发展的 必然

中国科学院大学 2021-01-12

硅基GaN功率开关器件

宽禁带半导体硅基GaN器件以其高效率，高开关速度高工作温度抗辐时等特点,成为当前国际功率半导体器件与技术学科的研究前沿及热点，也是业界普遍认可的性能卓越的下代功率半导体器件。而S基GaN因其S基特性.能够突破新材料在发展初期的成本牦颈且易与S集成电路产业链匹配，因此兼具高性能与低成本的优点在消费电子(如手机快冲与天线充电).数据中心与人工智能，无人驾驶与新能源汽车、5G通信等团家战略新兴领城具有巨大的应用前景。电子科技大学功率集成技术实验室自2008年起即开展硅基GaN功率器件与集成技术研究,围绕硅基GaN两大核心器件:增强型功率晶体管、功率整流器进行基础研究与应用技术开发。解决了增强型功率晶体管阈值电压大范围调控功率二圾管导通电压调控与耐压可靠性加查等关键技术瓶颈,研究成果为硅基GaN的产业化奠定了重要基础。

电子科技大学 2021-04-10

AlGaN/GaN合金欧姆接触新途径

AlGaN/GaN HEMT器件具有较高的电子迁移率二维电子气2DEG，在射频以及功率器件中有极大的应用前景。由于降低金属半导体的欧姆接触电阻对降低器件源漏电极寄生电阻起到关键作用，直接影响到器件的源漏输出电流、导通电阻、击穿电压等性能参数，高质量的低欧姆接触在AlGaN/GaN射频器件的开发中尤为重要。 于洪宇课题组访问学生范梦雅介绍，传统的Ti/Al多层膜常被应用到无金欧姆接触工艺

南方科技大学 2021-04-14

新型半导体异质结材料

上海科技大学物质科学与技术学院教授于奕课题组与美国普渡大学研究团队合作，在新型半导体异质结研究中取得重要进展，首次成功制备并表征了二维卤化物钙钛矿横向外延异质结。相关研究成果日前在线发表于《自然》。半导体异质结精准制备是半导体器件的起点，是现代电子学和光电子学的重要基石。卤化物钙钛矿材料作为一类近年来引起广泛关注的新兴半导体，在太阳能电池、发光二极管、激光等领域展示出巨大的应用前景。在构建卤化物钙钛矿半导体异质结的道路上，有两个科学难题一直未得到解决。一方面，该材料易发生离子扩散，难以获得高质量的原子级平整的异质界面；另一方面，卤化物钙钛矿对空气、水分、电子束辐照等因素十分敏感，其微观结构解析特别是原子结构成像困难重重。缺乏原子结构信息的指导，材料的精准构筑与性能设计难以开展。于奕课题组与合作团队在这两个前沿难题的解决上取得了突破。研究人员在材料制备过程中引入刚性有机配体来抑制离子扩散，成功制备了二维有机—无机杂化卤化物钙钛矿横向异质结；发展了低剂量像差校正电子显微技术，首次揭示了二维横向异质结的界面原子结构，直接证实获得了原子级平整界面。同时，于奕团队找到了一种优化的低剂量成像方法，首次实现了辐照敏感的二维横向异质结原子结构解析。这一突破提供了界面原子结构、缺陷构型以及晶格应变等准确信息，为这类新型半导体异质结的微观结构设计提供了直观的指导。在这些研究发现的基础上，研究团队进一步合作，展示了新型异质结原型器件中的整流效应，验证了这类新型半导体走向应用的前景。相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2219-7

上海科技大学 2021-04-11

碳化硅材料外延关键技术研究

小试阶段/n本项目研究的碳化硅外延技术有其特殊性，不同于一般的半导体外延技术， SiC 外延生长技术在生长温度、生长速率、缺陷和均匀性控制的具体指标要求以及实现 途径上都突出了电力系统应用的特点。目前，国际上已经形成了从碳化硅衬底材料、 外延材料到器件制备的一整套产业体系。高质量 SiC 外延材料是 SiC 功率器件的基 础材料，目前的国内外电力电子器件需要的碳化硅外延材料的发展趋势都是向大直 径、低缺陷、高度均匀性等方向发展。 目前，几乎所有的碳化硅器件都是在碳化硅外延层上制备的。高质量的碳化硅

中国科学院大学 2021-01-12

Si基GaN功率半导体及其集成技术

随着便携式电子设备的快速发展，将微型电子设备运用到可穿戴设备或者作为生物植入物的可行性越来越大。用柔性电子器件来替代传统的硬质电子器件的重要性也愈加凸显，如何解决柔性电子设备的储能问题，是实现这些可能性的重要因素之一。 本成果设计并制备了一种新型柔性微型超级电容器，其具有制备工艺简单，成本较低，适用于各种粉末状电极材料等特点。

电子科技大学 2021-04-10