国家材料科学研究所 图1
使用熔剂薄膜涂层液相外延(FFC-LPE)技术的氮化镓晶体生长技术示意图
学分:国家材料科学研究所 氮化镓晶体是发展下一代功率半导体器件的有前途的材料
NIMS和东京理工大学开发了一种生长高质量氮化镓晶体的技术，与现有技术相比，这种晶体的缺陷要少得多
与晶体直接在溶液中生长的传统技术不同，这种技术使用涂有薄合金膜的衬底，以防止溶液中不希望有的杂质被捕获在生长的晶体中
氮化镓半导体能够承受比硅半导体更强的电流和更高的电压
这些优势导致了在用于车辆和其他目的的下一代功率半导体器件中使用氮化镓的密集R&D
然而，传统的氮化镓单晶生长技术，其中气体原料被喷射到衬底上，有一个基本的缺点:它们导致在晶体中形成许多原子尺度的缺陷(包括位错)
当具有位错的氮化镓晶体被集成到功率器件中时，漏电流通过器件并对其造成损坏
为了解决这个问题，已经进行了大量的努力来开发两种替代的晶体合成技术:氨热法和钠通量法
在这两种方法中，晶体在含有晶体生长原料的溶液中生长
虽然钠通量法已被证明在最大限度地减少位错形成方面是有效的，但一个新的问题已经被确定:生长的晶体包含夹杂物(溶液成分的团块)
在这个项目中，研究人员在生长氮化镓晶体的同时，在氮化镓籽晶衬底上连续涂覆由晶体生长原料(即
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镓和钠)，从而防止夹杂物被捕获在生长的晶体中
此外，发现该技术在显著减少位错的形成方面是有效的，导致高质量晶体的合成
这种技术允许在大约一小时内通过非常简单的工艺制造高质量的氮化镓衬底
他们开发的技术可能为生产用于下一代功率半导体器件的高质量氮化镓衬底提供一种新方法
研究人员目前正在通过生长小晶体来验证其有效性
在未来的研究中，他们计划将其发展成一种实用的技术，能够合成更大的晶体
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