交替的 V/III 比超晶格可实现高质量的 AlN 生长

武汉大学研究人员用新的应变弛豫方法改变位错行为

中国武汉大学的研究人员报告了通过交替的 V/III 比超晶格在蓝宝石衬底上生长高质量的 AlN 薄膜。 “交替的 V/III 比 AlN 超晶格可以成为蓝宝石上 AlN 外延应变管理和位错减少的重要组成部分，”领导这项研究的武汉大学教授Shengjun Zhou说。

基于 AlGaN 的深紫外 (DUV) LED 在杀菌消毒方面引起了广泛关注。由于缺乏经济的大块 AlN，目前 AlN/蓝宝石是构建基于 AlGaN 的 DUV LED 的最理想的模板。然而，AlN 和蓝宝石之间的晶格失配导致了蓝宝石上的 AlN 外延缺陷的高密度，这一直是基于 AlGaN 的 DUV LED 的主要性能瓶颈。

武汉大学的研究人员通过引入交替的 V/III 比 AlN 超晶格构，验证了在相对较低的温度（1180 摄氏度）下在蓝宝石上进行高质量 AlN 外延的可行性。他们证明了交替的 V/III 比 AlN 超晶格通过改变位错倾斜行为在应变弛豫和位错减少中起着关键作用。

倾斜的螺纹位错可以提供有效的错配位错段来缓和应变，从而消除在 AlN 生长过程中晶片开裂的风险。此外，倾斜的穿透位错有很大的可能性相互作用以实现进一步的湮灭，导致穿透位错的湮灭更为显著

上图显示：(a） 交替V/III比AlN-SL的AlN外延结构示意图。（b）AlN生长过程中气体流量变化的示意图。

参考资料

'Strain management and AlN crystal quality improvement with an alternating V/III ratio AlN superlattice' by Bin Tang et al, Applied Physics Letters 118, 262101 (2021)