8月7日，深圳平湖實驗室官微宣布，深圳平湖實驗室近日在GaN/SiC集成領域取得突破性進展，在國際上首次研制了商用8英寸4°傾角4H-SiC襯底上的高質量AlGaN/GaN異質結構外延。
據了解，該成果打破了大尺寸GaN與SiC材料單片集成的技術瓶頸，為GaN/SiC混合器件的發(fā)展及其產業(yè)化進程奠定基礎，可批量應用于大尺寸、高質量GaN外延材料的制備，為現(xiàn)有硅基GaN技術路線提供了一種極具競爭力的替代方案。
深圳平湖實驗室總結該成果的兩大突破性，一方面，缺陷密度顯著降低，GaN外延材料中的缺陷密度下降10~15倍,有望從根本上解決GaN器件的可靠性問題、通過10年以上壽命驗證；另一方面，散熱性能大幅提升，SiC襯底的高熱導率將進一步提升GaN器件的功率密度與集成度。
深圳平湖實驗室開發(fā)的8英寸4°傾角4H-SiC上GaN外延片具有良好的均勻性與平整度。PL測試顯示，AlGaN/GaN異質結構勢壘層的Al組分不均勻度約為1.2%；厚度不均勻度約為2.2%。對該#外延片 進行平整度測試，得到彎曲度(Bow)僅為＋8.3μm。
圖： (a) AlGaN/GaN異質結構勢壘層PL測試圖譜 (b) 外延厚度測試圖譜 (c) 8英寸SiC上GaN外延片翹曲測試，Bow = 8.3 μm
對該外延片進行高分辨X射線衍射測試，4°傾角SiC襯底上GaN外延層的(002)/(102)面搖擺曲線半峰寬分別為290/296 arcsec，估算可得位錯密度約為6×108cm-2，與無傾角SiC襯底上GaN外延層的晶體質量相當；相比常規(guī)Si襯底上GaN，材料位錯密度降低10~15倍。原子力顯微鏡測試表明，外延層表面粗糙度RMS=1.6 nm(5μm×5μm)。Hall測試表明，AlGaN/GaN異質結構的二維電子氣遷移率高達1870 cm2/V·s。 以上各項指標均達到國際領先水平，顯示該外延片具有優(yōu)秀的材料特性。
圖： (a) 4°傾角SiC襯底上GaN外延層的XRD (002)/(102)面搖擺曲線 (b) 外延層表面的原子力顯微鏡照片
這項重大進展將為寬禁帶半導體在新能源汽車、消費電子、人工智能等領域的規(guī)模化應用提供重要技術支撐。
（集邦化合物半導體整理）
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