消息报道

苏州纳米所利用氮化镓器件从事核应用研究取得系列成果氮化镓(GaN)是一种III/V直接带隙半导体,作为第三代半导体材料的代表,随着其生长工艺的不断发展完善,现已广泛应用于光电器件领域,如激光器(LD)、发光二极管(LED)、高电子迁移率晶体管(HEMT)等。GaN基材料的良好抗辐射性能和环境稳定性,使得其在核探测领域具有很好的应用前景,在新型核电池领域也具有巨大的应用潜力。因为GaN辐生伏特效应核电池     

N-polar GaN上的欧姆接触:材料制备、金属化方案与机理

氮极性(N-polar)GaN与镓极性(Ga-polar)GaN极性相反,且具有较高的表面化学活性,使其在光电子、微电子及传感器等领域逐渐受到关注。文章结合一些相关研究报道,综述了N-polar GaN上欧姆接触的研究进展。首先对N-polar GaN材料的制备进行了分析,随后对N-polar GaN的欧姆接触电极的金属化方案及欧姆接触机理等内容进行了综合讨论,以期为实际N-polar GaN欧姆接触研究提供一些参考。     

GaN单晶的HVPE生长与掺杂进展

相比于第一代和第二代半导体材料,第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙,更适用于制备高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一,是制作蓝绿激光、射频微波器件和电力电子器件的理想衬底材料,在激光显示、5G通信、相控阵雷达、航空航天等领域具有广阔的应用前景。氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy, HVPE)方法因生长设备简单、生长条件温和和生长速度快而成为制备GaN晶体的主流方法。由于普遍使用石英反应器,HVPE法生长获得的非故意掺杂GaN不可避免地存在施主型杂质Si和O,使其表现出n型半导体特性,但载流子浓度高和电导率低限制了其在高频大功率器件中的应用。掺杂是改善半导体材料电学性能最普遍的方法,通过掺杂不同掺杂剂可以获得不同类型的GaN单晶衬底,提高其电化学特性,从而满足市场应用的不同需求。本文介绍了GaN半导体晶体材料的基本结构和性质,综述了近年来采用HVPE法生长高质量GaN晶体的主要研究进展;对GaN的掺杂特性、掺杂剂类型、生长工艺以及掺杂原子对电学性...     

航天用氮化镓材料的研究进展

氮化镓(GaN)材料由于具有优良的电学特性而受到了广泛的关注,有望在航天工程中获得重要应用。本文首先对GaN材料的特性进行了简要阐述,进而对基于GaN的高电子迁移率晶体管(AlGaN/GaN HEMTs)、空间太阳能电池、紫外探测器等的研究和应用现状进行了梳理及分析,最后从新型GaN器件的开发、空间环境适应性评价、GaN器件的加固等角度给出了航天器用GaN材料及器件的发展方向和建议。     

GaN纳米线材料的特性和制备技术

GaN是一种具有优越热稳定性和化学性质的宽禁带半导体材料，这种材料及相关器件可以工作在高温、高辐射等恶劣环境中，并可用于大功率微波器件．最近几年，由于GaN蓝光二极管的成功研制，使GaN成为了化合物半导体领域中最热门的研究课题．简要介绍了GaN纳米线材料的制备技术；综述了GaN纳米线材料的制备结果和特性．用CVD法研制的GaN纳米线的直径已经达到5～12nm，长度达到几百个微米．纳米线具有GaN的六方纤锌矿结构，其PL谱具有宽的发射峰，谱峰中心在420nm．GaN纳米线已经在肖特基二极管的研制中得到应用．     

重塑世界半导体产业新格局

<正>近年来,迅速发展起来的以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)等(还包括金刚石、氮化铝)为代表的第3代半导体材料成为固态光源和电力电子、微波射频器件的"核芯",在半导体照明、新一代移动通信、智能电网、新能源汽车、消费类电子等领域具有广阔的应用前景,可望成为支撑军事和民用产业发展的重点新材料,正在成为全球半导体产业新的战略高地。着眼全球,欧美、日、韩等发达国家正在积极布局、出台规划,意图抢占这一战略制高点。而     

新型GaN与ZnO衬底ScAlMgO4晶体的研究进展

二十一世纪以来,以氮化镓(GaN)和氧化锌(ZnO)为代表的第三代宽禁带(E_g>2.3 eV)半导体材料正成为半导体产业发展的核心支撑材料。由于GaN与ZnO单晶生长难度较大,成本较高,常采用外延技术在衬底材料上生长薄膜,因此寻找理想的衬底材料成为发展的关键。相比于传统的蓝宝石、6H-SiC、GaAs等衬底材料,铝镁酸钪(ScAlMgO₄)晶体作为一种新型自剥离衬底材料,因其与GaN、ZnO具有较小的晶格失配(失配率分别为～1.4%和～0.09%)以及合适的热膨胀系数而备受关注。本文从ScAlMgO₄晶体的结构出发,详细介绍了其独特的三角双锥配位体结构与自然超晶格结构,这是其热学性质与电学性质的结构基础。此外,ScAlMgO₄晶体沿着c轴的层状结构使其具有自剥离特性,大大降低了生产成本,在制备自支撑GaN薄膜方面具有良好的市场应用前景。然而ScAlMgO₄原料合成难度较大,晶体生长方法单一,主要为提拉法,且与日本存在较大的差距,亟需开发新的高质量、大尺寸ScAlMgO     

AlInN/GaN高电子迁移率晶体管的研究与进展

由于GaN基材料的高温性能好,AlInN/GaN异质界面具有更高的二维电子气密度,因而AlInN/GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有更高的工作频率和饱和漏电流,以及更强的抗辐射能力,近年来成为微波功率器件和放大电路的研究热点。首先总结了AlInN材料的基本性质,分析了AlInN/GaNHEMT的材料生长和器件结构设计,最后总结了其在高频、大功率方面的最新进展。     

GaN基材料生长及其在光电器件领域的应用

GaN具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速度大和介电常数小等特点，在高亮度发光二极管、短波长激光二极管、高性能紫外探测器的高温、高频、大功率半导体器件等领域有着广泛的应用前景。介绍了GaN基半导体材料的制备方法，异质结构以及在光电子和微电子器件领域的应用，并讨论了今后的发展趋势。     

GaN基材料及其在短波光电器件领域的应用

GaN具有禁带宽度大，热导纺高，电子饱和漂移速度大，临界击穿电压高和介电常数小等特点，在高亮度发光二极管，短波长激光二极管，高性能紫外探测器和高温、高频、大功率半导体器件等领域有着广泛的应用前景，本文介绍了GaN基半导体材料的各种特性，材料生长以及在光电器件领域的应用，并对存在的问题和今后的发展趋势提出了自己的看法。     

氮化镓材料在传感器中的应用

<正>氮化镓(GaN)是直接宽带隙半导体材料,属于第3代半导体。相较于硅、砷化镓等,GaN的禁带宽度更大、击穿电场强度更高,具有更高的电子饱和度和漂移速率、更强的抗辐照能力以及较强的化学稳定性。氮化镓材料与硅、砷化镓材料的电子性能对比如表1所示。目前GaN制备工艺成熟,已经能够利用GaN制造出结构复杂的器件。GaN基紫外探测器由于在可见光和红外光范围内都没有响应,其在可见光和红外光背景下的紫外光探测具     

国内氮化镓半导体材料及应用专利布局现状

正氮化镓(GaN)半导体材料作为第3代半导体的核心材料,自20世纪90年代开始用于LED显示领域,目前已广泛应用于普通照明及显示领域。而从2010年第1个GaN功率器件投入市场后,GaN功率器件又逐渐成为半导体功率器件主流。2021年随着各国5G通讯、消费性电子、工业能源转换及新能源车等需求拉升,     

核壳催化剂用于大气污染控制的研究进展

随着工业的发展进步,大气环境污染日趋严重,末端污染治理迫在眉睫。催化剂作为催化反应的核心,其制备与构型成为大气环境催化领域重点关注和研究的课题。常规的单一催化剂存在成本高、易失活、使用条件严格等不足。核壳结构催化剂拥有单一催化剂所不具备的双功能甚至多功能催化特性,在环境催化领域具有广阔的应用前景。近年研究表明,核壳结构催化剂热稳定性较高,择形催化效果优异,在反应中的整体活性表现良好。但核壳结构的复合颗粒也存在团聚与分散不易调控、核壳分散厚度难以确定、结合强度有待提高等问题。目前已有学者将Mn系、Ce系等核壳材料应用于大气污染治理之中,并取得了良好的催化效果,但是在核壳结构的构筑以及制备方法的选择上还存在不足,在特定领域的针对性应用有待进一步提高。本文详细介绍了目前制备核壳材料所常用的水热合成法、沉淀法、模板法等主要方法,比较了各种制备方法的优缺点。同时,综述了不同类型的核壳材料(如金属基核壳材料、金属氧化物基核壳材料、分子筛、中空核壳以及摇铃核壳材料)在大气污染治理中NO选择性催化还原(NH₃-SCR)、VOCs脱除以及高低浓度CO去除等主要领域的应用研究进展。文...     

等离子体增强原子层沉积AlN外延单晶GaN研究

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料,具有较大的禁带宽度,较高的击穿电场强度、电子迁移率、热导系数以及直接带隙等优异特性,被广泛应用于电子器件和光电子器件中。由于与衬底的失配问题,早期工艺制备GaN材料难以获得高质量单晶GaN薄膜。直到采用两步生长法,即先在衬底上低温生长氮化铝(AlN)成核层,再高温生长GaN,才极大地提高了GaN材料的质量。目前用于制备AlN成核层的方法有磁控溅射以及分子束外延等,为了进一步提高GaN晶体质量,本研究提出在两英寸c面蓝宝石衬底上使用等离子体增强原子层沉积(Plasma-enhanced AtomicLayerDeposition,PEALD)方法制备AlN成核层来外延GaN。相比于磁控溅射方法,PEALD方法制备AlN的晶体质量更好;相比于分子束外延方法, PEALD方法的工艺简单、成本低且产量大。沉积AlN的表征结果表明,AlN沉积速率为0.1 nm/cycle,并且AlN薄膜具有随其厚度变化而变化的岛状形貌。外延GaN表征结果表明,当沉积厚度为20.8 nm的AlN时, GaN外延层的表面最平整,均方根粗糙度为0.272 nm,同时具有最好的光学...     

碳化硅、氮化镓市场商机巨大 厂商如何把握？

正第三代半导体材料受市场关注,包括碳化硅(SiC)材料以及氮化镓(GaN)产品,台积电也于上周宣布与意法半导体合作切入氮化镓市场,半导体业者包括环球晶、合晶、太极、嘉晶(3016)以及母公司汉磊、茂硅、世界、精材等厂商开始也切入此领域。随着此类第三代半导体材料具有更高效节能、更高功率等优势,更适用在5G通讯、超高压产品如电动车领域,未     

一维GaN纳米材料制备及其光电器件研究进展

一维GaN纳米材料相对于薄膜材料在光电器件应用方面具有诸多优势,本文主要论述一维GaN纳米材料的主要制备方法及其光电器件应用的研究进展。首先分别介绍采用MOCVD、MBE、CVD及模板法制备一维GaN纳米材料,重点论述GaN纳米材料的结构与形貌调控。其次介绍一维GaN纳米材料分别应用于主要光电器件包括LED、太阳能电池、激光器及光探测器的研究动态,讨论纳米材料性能、结构以及制备技术对其器件性能的影响。最后对一维GaN纳米材料的发展与应用前景进行展望。     

微波水热及氨化法制备GaN纳米棒

以Ga2O3为原料,用微波水热法和高温氨化两步法合成GaN纳米棒。采用XRD及SEM对其结晶形貌进行表征。研究得出,GaN纳米粉呈长径比约为5:1的棒状,该纳米棒是由沿(002)方向高度取向一致的GaN晶粒结晶而成。XRD分析显示,GaN纳米棒为六方纤锌矿结构且结晶良好。光致发光(PL)分析显示,合成纳米棒在367nm处存在GaN本征发光峰。中心位于468nm、493nm及534nm附近出现了宽而弱的发射带,这有助于GaN在光电领域的应用。     

用MOCVD法在LiGaO2(001)上生长GaN的研究

LiGaO₂单晶是目前所知的GaN最为理想的衬底材料,本研究用金属有机物气相沉积法(MOCVD)在LiGaO₂(001)衬底上进行了外延生长GaN膜的试验,生长出了表面较为平整的GaN外延膜.应用原子力显微镜(AFM)、X射线粉末衍射(XRD)和高分辨X射线双晶衍射分别对衬底对外延膜和衬底材料进行了分析测试.结果表明,用MOCVD法可以在LiGaO₂(001)衬底上生长出较高质量的无掺杂GaN(0001)外延膜.但由于MOCVD法是在高温还原气氛中生长GaN外延膜的,LiGaO₂在这种气氛中不够稳定,实验发现衬底材料在生长过程中部分样品发生开裂,但没有发生相变.     

国外第3代半导体材料项目国家支持行动初探

<正>相比第1代与第2代半导体材料,第3代半导体材料是具有较大禁带宽度(禁带宽度2.2eV)的半导体材料。第3代半导体主要包括碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO),其中,发展较为成熟的是SiC和GaN。第3代半导体材料在导热率、抗辐射能力、击穿电场、电子饱和速率等方面     

全球氮化镓激光器材料及器件研究现状

<正>氮化物半导体材料,也称为氮化镓(GaN)基材料,是继硅(Si)、砷化镓(Ga As)之后的第3代半导体材料,包含了Ga N、氮化铝(Al N)和氮化铟(In N)及它们的合金(禁带宽度范围为0.7~6.2e V),是直接带隙半导体,是制作从紫外到可见光波段半导体激光器的理想材料。半导体激光器具有体积小、效率高、寿命长和响应速度快等优点,在信息科技等领域有广泛的应用,是光电子产业的龙头产品。氮化镓激光