以金刚石、氧化镓、氮化铝、氮化硼等为代表的超宽禁带半导体材料的研究和应用,近年来不断获得技术的突破。超宽带半导体材料具有更高的禁带宽度、热导率以及材料稳定性,在新一代深紫外光电器件、高压大功率电力电子器件等意义重大的应用领域具有显著的优势和巨大的发展潜力。本分会着重研讨超宽禁带半导体材料的制备、工艺技术、关键设备及半导体器件应用,旨在搭建产业、学术、资本的高质量交流平台,共同探讨超宽禁带半导体材料及器件应用发展的新技术、新趋势,积极推动我国超宽禁带半导体材料和器件应用的发展。
2018年10月23-25日,第十五届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA 2018)暨2018国际第三代半导体论坛(IFWS 2018)在深圳会展中心举行。其中,24日下午,由江苏南大光电材料股份有限公司、江苏博睿光电有限公司和北京康美特科技股份有限公司协办支持的“超宽禁带半导体技术”分会顺利召开。
会上,来自郑州大学教授、名古屋大学客座教刘玉怀介绍了《六方氮化硼的生长》研究报告。
他介绍说,六方氮化硼(h-BN)是中子探测器和深紫外器件的理想选择[1,2]。化学气相沉积(CVD)方法在过渡金属上生长h-BN片,已有许多报道,但由于质量问题,难以应用于工业。金属有机气相外延(MOVPE)能够为晶圆水平的h-BN提供优化的设备和生长条件。然而,自从首次报告通过MOVPE[3] 生长h-BN以来,关于h-BN在蓝宝石基体上的MOVPE生长机制的报道很少。
研究发现,在生长压力为3.85 kPa的条件下,用MOVPE的脉冲模式在c平面蓝宝石基底上生长BN薄膜。生长温度变化从1030ºC到1330ºC。分别用氢(H2)气体中稀释的三乙基硼(TEB)和氨(NH3)作为硼和氮的前驱体。每个生长周期包含1 s NH3和2 s TEB [4,5]。
报告中介绍,A~ 60 nm厚的BN薄膜在1330°C下生长于蓝宝石衬底。图1(a)展示了沿区域轴[11-20]拍摄的TEM横截面图像。在氮化硼外延薄膜中有两层不同的结构。在上一层(第I区),薄膜呈现出良好定向的层状晶格和基面高度有序的堆叠序列,说明这一层形成了h-BN。相比之下,层状BN与蓝宝石基板之间的夹层(带II)与上层BN有显著差异。没有清晰有序的晶体排列和可见的层状结构。如图1(b)和(c)所示,采用电子衍射图对层间和上层BN层进行了进一步的研究。上面的有序层在六边形晶格排列后显示出分开的点,表明在这一层中主导的是六边形相BN,而不是涡状或非晶态的。相反,界面夹层的衍射图样呈环状,说明非晶相在夹层中占主导地位。EELS分析证明,在非晶态夹层中存在Al L2、3和O K边,而在上层h-BN薄膜中没有发现,说明蓝宝石可能通过提供Al和O在界面非晶态化中发挥重要作用。【根据会议资料整理,如有出入敬请谅解!】