激光剥离产生优异的柔性HEMT

采用剥离工艺，使用UV激光器和蓝宝石基氮化镓HEMT生产出具有最小退化的柔性晶体管

许多不同的方法可以通过转移技术生产柔性GaN HEMT。但根据南卡罗来纳大学的工程师们的说法，所有这些都比激光发射对该器件造成的损害更大。

利用193nm的准分子激光器，该大学的研究人员最近将蓝宝石基氮化镓HEMT转移到安装在柔性透明塑料上的铜带上带。这一过程导致HEMT的漏极电流仅下降18%，远远低于一系列其他转移技术导致的品质因数下降，这些转移技术均基于蚀刻硅基氮化镓HEMT。

柔性GaN HEMT因其可用于许多应用而吸引了大量关注。团队发言人Md Didarul Alam在阐述这一点时表示：“该器件在手机屏幕功率放大器、生物激励电子设备中的应变控制功率器件（如自动驾驶汽车或机器人运动中的加速度反馈控制）以及人机界面等方面具有巨大的应用潜力。“柔性GaN HEMT在高频微波功率应用中也有机会，如可重构天线；也可以用于与5G通信系统兼容的高功率共形和柔性RF设备中。

在开发将GaN HEMT转移到柔性衬底的工艺时，大多数工作都集中在机械研磨硅基氮化镓外延片，然后是XeF₂蚀刻和湿法蚀刻。这种方法的一个缺点是由于恶劣的酸性环境以及水的强表面张力而导致背面退化。

另一种方法是在剥离氮化物膜之前，在AlGaN/GaN异质结构和衬底之间生长均匀的大面积六边形BN。但机械转移是困难的，Alam认为，很难完全剥离大面积AlGaN/GaN膜。

还有电化学蚀刻，涉及高掺杂GaN牺牲层。然而，该层破坏了有效面积并损害了释放的GaN异质结构的完整性。

除了这些问题（导致在转移到柔性基础之后漏极电流的下降大得多）之外，还有另一个缺点：全部基于硅基氮化镓的外延片的生产复杂且耗时。部分问题是，由于两种材料族之间的晶格常数和热膨胀系数的显著失配，在硅基氮化镓外延生长需要额外的生长步骤。此外，GaN外延层的质量低于在蓝宝石、SiC或自支撑GaN上形成的质量。

Alam及其同事通过在双面抛光蓝宝石衬底上沉积30nm厚的GaN成核层、1.8mm厚的GaN缓冲层和沟道层、1nm厚的AlN间隔层和17nm厚的Al_0.24Ga_0.76N势垒层来生产柔性HEMT。在电子束沉积和随后的快速热退火形成源极和漏极电极之前，反应离子蚀刻从外延片形成台面，电子束蒸发添加栅极电极。在ArF 193纳米激光器提供800 mJ cm^-2的通量以去除蓝宝石之前，将器件临时粘合到UV带。在连接到柔性衬底之前，用稀HCl蚀刻消除了对GaN层的损坏。

测量结果表明，该HEMT的最大漏极电流从422 mA mm^-1下降到347 mA mm^-1。

该团队的下一个目标之一是制造具有AlGaN沟道的柔性HEMT。“由于AlGaN的临界电场高于GaN，AlGaN沟道柔性HEMT将更适用于高频和高功率柔性电子应用，”Alam说。

参考文献

M.D. Alam et al. Appl. Phys. Express 15 071011 (2022)

https://compoundsemiconductor.net/article/115192/Engineers_Develop_New_Integration_Route_For_Tiny_Transistors

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