IFWS：第三代半导体与固态紫外器件技术分会即将在京召开
11月15日-17日，2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际论坛（以下简称“跨国技术转移大会”）在北京国际会议中心举行，第十三届中国国际半导体照明论坛并与之同期同地举行。其中，11月17日上午举行的第三代半导体与固态紫外器件技术分会专家阵容强大，看点十足。
分会现场
半导体照明是第三代半导体技术所实现的第一个突破口，如今LED发光技术的进步现已突破传统的照明概念，并已开拓、发展LED发光新技术领域。沿长波方向，已从蓝光拓宽到绿光、黄光、红光，发展“超越照明”，开拓在生物、农业、医疗、保健、航空、航天和通信等领域应用；沿短波方向，现已发展高效节能、环境友好、智能化的“紫光光源”，期望逐步取代电真空紫外光源，引领紫外技术的变革，开拓紫光应用广阔领域。
有数据显示，紫外线LED应用于光固化市场产值2021年将达1.95亿美元， 2020年紫外线LED光固化模组的渗透率将来到50~60%。紫外LED杀菌与净化应用的市场产值2021年将达2.57亿美元。应用的发展离不开技术的支撑，第三代半导体又将如何拥抱固态紫外市场？
该分会主持人由中科院苏州纳米所研究员、博士生导师、纳米测试中心主任，苏州纳维科技有限公司董事长，中组部国家千人计划、国家杰出青年基金获得者徐科和中科院半导体研究所所长助理、研究员张韵及美国佐治亚理工学院教授Russell DUPUIS共同担任。
除了分会外方主席与召集人，分会力邀多位国内外的权威专家组成分会委员团及众多特邀嘉宾共同坐镇。其中特邀美国佐治亚理工学院教授Russell Dupuis，中国科学院半导体所研究员王军喜，南京大学教授陆海，青岛杰生电气有限公司技术总监武帅 ，日本名城大学副教授Motoaki IWAYA，台湾交通大学特聘教授郭浩中，北京大学教授王新强，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所博士后苏旭军等重要嘉宾报告，全方位分享固态紫外器件方方面面的研究成果。
其中， 来自中国科学院半导体所研究员王军喜在“采用微纳米制造技术的富铝氮化物基紫外发射器”报告中指出，富铝氮化物基紫外（UV）发射器应用广泛，包括给水消毒、皮肤病、生物代理检测和光刻。由于的AlN基板的供应量有限，紫外发射器大多生长在蓝宝石衬底上。然而，由于蓝宝石和富铝AlGaN层之间的晶格失配显著，紫外线发射器一直存在高穿线位错密度（TDD）。高TDD降低器件的内量子效率，也降低了紫外线发射器的效率。
此外在这份报告中，王军喜研究员还展示了采用不同微纳米加工技术的高性能富铝氮化基紫外激光器和紫外LED。采用侧向外延生长法，获得优化生长参数的高结晶质量AlN薄膜。厚无裂纹和高品质的氮化铝薄膜为开发高效的紫外发光二极管和激光二极管提供良好的基础。在低位错密度的ELOG-AlN模板上生长的Al（Ga）N多量子阱发现263.3 nm的受激发射和纳米图案化技术显著提高了深紫外LED性能。
紫外光源由于其在食物加工、制革、杀菌、文档查证、光疗和植物生长等方面的应用，引起了人们的广泛关注。特别是深紫外（DUV）光源技术非常重要，在生物医疗、消毒、水净化等方面的应用潜力巨大，无汞紫外光源因其健康安全，发现和开发必不可少。
台湾交通大学特聘教授郭浩中在“使用SL P AlGaN和反射器改进UVC LED 的光提取”学术报告中指出，GaN基LED因其可调宽带隙已迅速发展成为固态照明光源，从红外到紫外提供发射波长。近年来， GaN DUV LED 呈现取代汞灯的新可能性，但在发射波长小于380 nm时，由于缓冲层和衬底的内量子效率低和发射光吸收强，发射效率明显降低。
为了进一步提高光提取效率，金属反射镜因为其反射率高和电流分布好被广泛应用于倒装芯片蓝光LED。然而，金属镜在深紫外波段获得高反射率非常困难。郭浩中表示，在这项研究中，我们提出了一种新的深紫外LED倒装芯片(280 nm and 310 nm)，其高反射率镜(~89%)与介质分布 Bragg反射相关。此外，DUV LED生长在AlN模板以克服AlGaN中间层和蓝宝石之间较大的晶格失配，导致优质晶体和衬底吸收减少。通过精心安排层结构，我们可以提高发射效率和增加DUV LED的光输出功率。最后实现DUV LEDs的7% EQE@310 nm和5% EQE@280nm，且优化封装。
青岛杰生电气有限公司技术总监武帅在“高功率长寿命UVC LED及应用”报告中介绍了一种生长在蓝宝石衬底上的高效高功率高寿命深紫外LED，外延片的生长是基于我们的具有知识产权的高温MOCVD设备。他表示，高质量的AlN模板材料，高质量AlGaN外延材料，优化的器件结构和封装技术可以增加出光和降低电压，并提高寿命。在结面积0.6mm2的大功率280纳米LED芯片上，我们获得了1安培下176mW的出光功率，在结面积0.045 mm2的280纳米小功率LED芯片上，获得30毫安下10.38mW，200毫安下44mW的出光功率。并且首次实现了10毫瓦1万小时高寿命275纳米深紫外LED，另外还分享了深紫外LED的应用发展。
南京大学陆海教授分享了“基于宽禁带半导体材料的可见盲和日盲光电探测器的研究进展”研究报告。他表示，由于宽带隙半导体的带隙能量大，电子饱和速率高，耐辐射性和耐温性强，其在紫外探测器中的应用引起了广泛的关注。上述光电探测器具有许多应用潜质，包括火焰检测，环境监测，化学/生物药剂监测和太阳物理学等应用。
陆海教授还介绍了近期在材料生长和基于三族氮化物半导体材料和SiC的紫外光电探测器的设计和制作。相关的器件包括：制作在具有增强量子效应的蓝宝石衬底上的 GaN光电探测器，制作在低位错密度的同质外延的GaN上的大面积GaN MSM雪崩光电二极管，具有超低暗电流的AlGaN基 MSM太阳盲区光电探测器，具有高量子效应的 AlGaN基 p-i-n太阳盲区光电探测器，高增益的AlGaN基太阳盲区雪崩光电二极管，具有单光子计数能力的 SiC雪崩光电二极管。
此外，来还有自美国佐治亚理工学院Russell DUPUIS教授、日本名城大学副教授Motoaki IWAYA、北京大学王新强教授（荣新代替演讲）、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所博士后苏旭军各自分享了重要研究进展。其中，荣新在“高性能紫外发射器和光传感器的制备”报告中指出；基于AlGaN的紫外（UV）光源以其高效率和环境可持续性的特点，目前被认为是取代准分子和汞灯的优秀候选对象。至今，通过调整Al的组分使得发射源工作在210-355nm的紫外光谱范围内的工作已经取得了重大进步。然而，它们的输出功率和发射效率仍然远低于那些蓝光LED。有限的效率与低电荷载流子注入效率（IE）有关，是由于在高Al含量AlGaN层中难以实现p型导电性，较低的光提取率（LEE）是由于在使用p-GaN注入层时TM偏振发射或紫外光吸收。
在这项研究工作中，提出了一种新的有源区来克服部分问题，称之为插入AlGaN阵列的准二位GaN层。这一有源区是通过亚单层数字合金化（SDA）技术[1]形成的，通过电子束泵浦法激活[2,3]。样品通过等离子体辅助MBE生长在AlN/c面蓝宝石衬底上。准2维GaN层通过STEM观测确定是部分单层，并在AlGaN阵列中相干生长。据预计。这将在垂直和横向方向上提供强的载流子定位，并且还有利于应变诱导的显著的的TE偏振发射。
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所博士后苏旭军也在报告中指出，用常规和高分辨电子显微镜研究结构缺陷，采用两步处理法在c面氮化铝/蓝宝石上用氢化物气相外延法。缺陷结构包括穿线位错，部分位错边界堆叠层错和反转域，通过扫描透射电子显微镜，衍射对比度，高分辨率成像，和会聚性电子衍射对其进行分析。AlN薄膜在低温下开始生长，随后在高温中生长。缓冲层呈现出高密度穿线位错和反转域。高分辨率电子显微镜和会聚性电子衍射支撑IDB的模型的反域边界，通过转化IDB的一边，c/2沿[0001]方向形成。以上~0.5μm厚，刃型位错与Burger向量 b=1/3<11-20>被发现是在氮化铝高温层的主要缺陷。在AlN和HT AlN界面发现枣形反转域，透射电子显微镜结果表明，交错的反转域主要出现在域边界。对形成和湮没机制进行讨论。
第三代半导体材料所具有的独特性能，有望突破传统半导体技术的发展瓶颈，开拓新技术应用，包括诸如基于第三代半导体材料的LED、LD发光技术、功率电子技术、微波功率技术、TFT技术、紫外探测技术和 MEMS与传感技术等，技术发展大势及广阔的市场空间注定了其重要性和地位。通过第三代半导体与固态紫外器件技术分会的主题分享和深入讨论，也为固态紫外器件技术的未来技术走向和应用前景有深入了解。更多详情，敬请关注中国半导体照明网！
