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2021年学术进展系列之90:3044永利官网vip硕士研究生尹军华等人在氮化铝方面的研究取得新进展
2021-12-24 09:51  

最近硕士生尹军华与导师何开岩教授、冯哲川教授合作在氮化铝研究方面取得进展,论文“Comparative spectroscopic studies of MOCVD grown AlN films on Al2O3 and 6H-SiC”为题被瑞士期刊《Journal of Alloys and Compounds》接收发表。

近年来,第一代和第二代半导体材料已经不能满足现在电子产业的发展要求,于是相继诞生了以GaNEg=3.4 eV)、SiCEg(3C-SiC)=2.36 eVEg(4H-SiC)=3.23 eVEg(6H-SiC)=3.05 eV)、Ga2O3Eg=4.5~5.3 eV)、ZnOEg=3.37 eV)、金刚石和AlNEg=6.2 eV)等为代表的第三代半导体材料,在III-V族化合物中,以AlN为首的深紫外氮化物凭借其优异性能成为当前研究的热门材料,在很多领域获得应用,因而也吸引了相关领域研究人员的广泛关注。

制备高质量的AlN材料相当困难,目前AlN材料都是外延生长在蓝宝石、硅、SiC等异质结衬底上。生长在这些衬底上的氮化铝薄膜由于外延薄膜与衬底的的晶格失配,使得AlN薄膜具有较大的位错密度,较多的其他缺陷和较粗糙的表面。研究小组利用X射线衍射光谱、X射线光电子能谱、拉曼散射光谱、透射光谱、椭圆偏振光谱、光致发光光谱和原子力显微镜等多类型检测手段,测定了通过金属有机化学气相沉积法在C面蓝宝石和6H-SiC上生长AlN薄膜的表面粗糙度、位错密度、晶粒尺寸、微应变、表面氧化膜的厚度、表面化学组分、拉曼光谱线宽以及带隙,系统的讨论了不同衬底上生长的AlN薄膜的表面形貌、微观结构和光学性能之间的差异,重点研究了在低温到高温下衬底对AlN薄膜双轴应力的影响。变温拉曼光谱及精细分析揭示了一个吸引人的现象,随着温度从80K 800K的升高AlN薄膜中的双轴应力由压应力转变为拉应力, AlN/Al2O3薄膜中的双轴应力比AlN/SiC有更高的温度拐点。运用多种表征手段对AlN材料的光学性质进行细致对比分析,为相关的研究人员生长高质量的AlN材料提供有价值的参考。

论文作者:尹军华(硕士生),陈代华(硕士生),杨洪(硕士生),刘瑶,Devki N. Talwar,何天龙(硕士生),Ian T. Ferguson何开岩(通讯作者),万玲玉,冯哲川(通讯作者)

    论文链接:10.1016/j.jallcom.2020.157487

 

 

 

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