日本研發了一種生長高質量GaN晶體的新技術

2020-12-28 寬禁帶聯盟

蓋世汽車訊 氮化鎵（GaN）晶體是一種很有發展前景的材料，可用於研發下一代功率半導體設備。據外媒報導，日本國家材料科學研究所（NIMS）與東京工業大學（Tokyo Tech）研發了一種生長高質量GaN晶體的技術，與現有技術生長的GaN晶體相比，新技術製成的GaN晶體缺陷會少很多。與直接在溶液中生長晶體的傳統技術不同，新技術採用了一種塗有合金薄膜的基底，以防止溶液中不合乎需求的雜質被困到生長的晶體中。

用於下一代功率半導體設備中，以用於車輛和其他用途。不過，傳統的GaN單晶體生長技術會將氣態原材料噴到基底上，導致了一個主要的缺點：會在晶體內部形成很多原子大小的缺陷（包括位錯）。當有位錯缺陷的GaN晶體被集成至功率設備中時，會有洩漏的電流穿過該設備，從而損壞設備。

GaN晶體生長技術原理圖（圖片來源：日本國家材料科學研究所）

為了解決這一問題，研究人員研發出兩種替代性晶體合成技術：氨熱合成法以及鈉助熔劑法。此兩種方法都讓晶體在含有晶體生長原材料的溶液中生長。雖然鈉助熔劑生長法已被證實能夠有效地防止位錯的形成，但是會導致一個新問題：生長的晶體會含有雜質（溶液成分構成的團塊）。

在日本科學家進行的項目中，研究人員製造了一種GaN晶體，同時成功地在GaN種子基底上塗上了由晶體生長原材料（如鎵和鈉）構成的液態合金，從而阻止了雜質被困在生長的晶體中。此外，科學家還發現，該技術能有效地減少位錯的形成，從而合成高質量的晶體。該技術只需要一個簡單的工藝，在大約1小時內就可以製成高質量的GaN基底。

日本科學家們研發的該項技術提供了一種新方法，用於為下一代功率半導體設備生產高質量GaN基底。目前，研究人員製作通過生長小尺寸的晶體來驗證該技術的有效性，未來，他們計劃將其發展成一種實用性技術，以合成更大的晶體。（來源：蓋世汽車資訊）

相關焦點

  • 晶體材料國家重點實驗室在有機晶體生長方法研究方面取得重要進展
    有機晶體在襯底上的原位集成是有機光電器件應用的基礎，在幾十年的研究中只能採用溶液法和物理氣相沉積法製備有機單晶。由於受低溶解度和複雜的工藝等限制，通常有機單晶器件只能作材料基本性質和極限性能的展示，並不能大規模應用。
  • 新一代高功率雷射浮區法單晶爐助力哈爾濱工業大學 極端材料晶體...
    Quantum Design公司近期推出了雷射浮區法單晶生長系統，該系統傳承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先進設計理念，具有更高功率、更均勻的能量分布和更加穩定的性能，其優越的技術性能將助力同行學者和專家的晶體生長工作！
  • 【前沿研究】山東大學張雷:溫度梯度對PVT法生長AlN晶體的影響
    近日，由國家半導體照明工程研發及產業聯盟與第三代半導體產業技術創新戰略聯盟主辦，南方科技大學微電子學院與北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司共同承辦的
  • 用於量子光子學的高質量氧化銅晶體的合成方法
    但是，化合物氧化亞銅Cu 2 O是用於量子光子、光電和可再生能源技術的有前途的材料。現在，KTH皇家技術學院的研究人員找到了一種合成高質量氧化銅微晶的方法。研究人員說，他們已經開發出了可擴展的生產方法，用於生產氧化亞銅（Cu 2 O）微米級晶體。
  • 利用「植物生長」發電 荷蘭研發新技術點亮城市街燈
    由荷蘭瓦赫寧根大學研究人員成立的一家Plant-e公司研發出一種新技術，可從生長的植物中不斷獲取電力，在夜晚點亮城市的LED街燈。目前該技術已在當地兩個地方啟用。　　這項利用植物發電的技術項目很適合應用在城市建築物和房屋的屋頂。據介紹，新技術基於自然的過程，從土壤中捕獲電子，依靠植物的持續成長過程產生電力。該方法使用過程中不會損傷植物，僅需光、二氧化碳和水。當植物生長時，它們會產生比其自身需要更多的糖，這些多餘的糖會被周邊土壤回收和分解，釋放出質子和電子。研究人員則將電極放置入土壤，從中捕獲電子發電。
  • 致力第三代半導體襯底技術研發的同光晶體獲A輪融資
    12月4日消息，河北同光晶體有限公司(簡稱「同光晶體」)完成A輪融資，本輪由國投創業投資，將助力公司實現淶源基地6英寸碳化矽襯底項目快速擴產和現有產品優化提升。
  • 科學家研發出系列深紫外雙折射晶體
    雙折射晶體是一種重要的光電功能材料，可對光的偏振態進行調製和檢測，是製備偏振分束器等偏振器件以及光隔離器、環形器、光電調製器等的關鍵材料，已被廣泛應用於雷射偏光技術
  • 打造瑰麗的「水晶宮」 ——記山東大學晶體材料科研創新團隊
    由於能夠實現光、電、磁、熱、聲和力的相互作用和轉換，晶體成為電子器件、半導體器件、固體雷射器件及各種光學儀器等工業的重要材料，被廣泛地應用於通信、光學、物理、化學、醫學、安檢、建築、軍事技術等領域。陶緒堂等晶體材料科研創新團隊所在的山東大學晶體材料國家重點實驗室就恰似一座瑰麗的「水晶宮」。
  • 科研人員成功製備出高質量硫化鋅光子晶體
    近日，中國科學院深圳先進技術研究院副研究員李佳課題組在光子晶體領域取得新進展，成功製備出高質量硫化鋅光子晶體，不僅獲得近100%的高反射率，而且飽和度
  • 晶體的生長及晶圓製備,晶體缺陷及處理辦法
    將沙石轉化為矽化物，如四氯化矽或者三氯矽烷，再與氫反應形成半導體級的矽原料，這一便達到純度高達99.9999999%的矽，它是一種我們稱為多晶或者多晶矽（polysilicon）的晶體結構。首先將多晶和摻雜物加熱到液態，接著將籽晶安置到剛接觸到液面，籽晶是具有和所需晶體相同晶向的小晶體，可由化學氣相的技術製造，實際應用中可拿之前生長的單晶重複使用。
  • 蛋白質晶體生長:有助研究疾病過程
    原標題：蛋白質晶體生長：有助研究疾病過程 國際空間站是蛋白質晶體生長的理想平臺，一些分子在太空會長出更大、更純的晶體結構，質量優勢讓研究人員更容易發現要找的標靶位置，有助於開發新藥。
  • LED的外延片生長技術介紹
    發展趨勢是兩個方向：一是開發可一次在反應室中裝入更多個襯底外延片生長，更加適合於規模化生產的技術，以降低成本；另外一個方向是高度自動化的可重複性的單片設備。　　　　2.氫化物汽相外延片(HVPE)技術　　　　採用這種技術可以快速生長出低位元錯密度的厚膜，可以用做採用其他方法進行同質外延片生長的襯底。
  • 德國一矽晶體生長設備商推出最新研發第五代多晶矽鑄錠設備(G5)
    北極星太陽能光伏網訊:  德國 WETTENBERG 2011年6月16日消息，PVA TePla AG - 位於德國 Wettenberg 的矽晶體生長設備及高溫真空設備製造商，近日將正式推出其最新研發並具備更大加料量的第五代多晶矽鑄錠設備(G5)。該新型產品被命名為 MultiCrystallizer VGF732Si HC。
  • 深圳先進院成功製備出高質量硫化鋅光子晶體
    近日，中國科學院深圳先進技術研究院李佳副研究員課題組在光子晶體領域取得新進展，成功製備出高質量硫化鋅光子晶體，不僅獲得
  • 福州大學磁晶科技團隊,致力於晶體核心技術的自主可控權
    福州大學磁晶科技團隊,經過兩代人12年的刻苦研發,研發出國際首創用導模提拉法生長CRIG磁光晶體材料,有望解決「卡脖子」難題。掌握核心技術的自主可控權,向「卡脖子」說不法拉第磁光材料,為具有磁光效應的材料,當前廣泛應用於光通信領域。作為光通信元器件的核心器件,法拉第磁光材料對5G光信號的傳輸起著保駕護航的重要作用。
  • BGO閃爍晶體,閃爍智慧之光
    儘管地球上蘊藏著豐富多彩的天然晶體，但是它們無論在數量、品種和質量上都無法滿足現代工業生產和科技進步的需求，因此人工模擬自然界的成礦條件，採用人工培育的方法生長晶體，就成為了一種研究、利用晶體的重要手段。在實驗室中，採用精巧的設備，嚴格設定晶體生長所需的溫度、氣氛和組分等條件，生長出符合要求的高質量晶體，這種晶體就叫人工晶體。
  • 大連化物所二維原子晶體限域生長研究取得新進展
    大連化物所二維原子晶體限域生長研究取得新進展 2015-12-30 大連化學物理研究所 【字體根據這一概念，該團隊探索在二維原子晶體限域空間中進行另外一類二維原子晶體結構的生長，成功製備了BN/石墨烯等異質結結構。這一結果表明可以通過在層狀結構之下限域生長實現不同二維原子晶體的堆垛結構，為構建二維原子晶體異質結結構提供了一條新途徑。
  • UVC LED相關技術尚待提高,多方力量積極投入研發
    同時，有關紫外線LED對新冠病毒的殺菌效果的研究也一直在開展中。例如：日本名古屋大學（Nagoya University ）與旭化成（Asahi Kasei）合作開發出一個雷射二極體，基於AIN（鋁化氮）襯底，在室溫脈衝電流注入下，發射出迄今為止波長最短的紫外光—271.8nm，潛在應用包括殺菌消毒、皮膚學領域及DNA分析等。
  • 科研獲得開放體系生長並具有高損傷閾值的紅外倍頻晶體
    目前可商業應用的紅外波段倍頻晶體AgGaQ2(Q=S,Se)和ZnGeP2等存在兩大缺陷，即較小的雷射損傷閾值阻礙其在高功率雷射器上的應用以及需要在密閉體系生長避免原料氧化，單晶生長難度較大。這兩大局限性嚴重阻礙了它們的應用範圍，因此，探索具有高雷射損傷閾值、適中倍頻效應且易於生長製備的新型紅外倍頻晶體材料仍然是該領域的研究難點和熱點。
  • 寬禁帶半導體材料SiC和GaN 的研究現狀
    近年來，迅速發展起來的以GaN、SiC 為代表的寬禁帶半導體材料是固態光源和電力電子、微波射頻器件的「核芯」，在半導體照明、新一代移動通信、智能電網、高速軌道交通、新能源汽車、消費類電子等領域具有廣闊的應用前景，可望成為支撐信息、能源、交通、國防等產業發展的重點新材料，進行寬禁帶半導體材料的相關技術研發正在成為全球半導體產業新的戰略高地。