武汉大学研究人员在蓝宝石上制作优质AlN膜, 推进UVC LED商业化

武汉大学的研究人员报告了一种解决方案，可以解决在蓝宝石衬底上生长高质量AlN薄膜的问题。他们特意设计了一种生长改性工艺，以将空隙引入AlN膜中以进行位错过滤和应力消除，他们说这已在平坦的蓝宝石衬底上生产了几乎无应力的AlN膜，并将结果发表在《应用表面科学》上。

基于AlGaN的LED引起了越来越多的关注，因为它们可以发出在UVC光谱范围内的紫外光，而在COVID-19大流行期间它们具有用于消毒的潜力。“在追求高效率的基于AlGaN的UVC LED的商业化过程中，在具有成本效益的基板上实现高质量AlN薄膜是主要的挑战，” Zhou Shengjun Zhou说。“我们提出了一种具有成本效益的策略，该策略可以在平坦的蓝宝石衬底上生长高质量的AlN薄膜”

通常，由于晶格常数和AlN与蓝宝石之间的热膨胀系数大的不匹配，在蓝宝石衬底上生长的AlN膜遭受晶体质量差和高残余应力的困扰。研究人员证明，故意引入的空隙通过在空隙侧壁处引起空隙终止而显着减少了潜在的位错。此外，作为额外的应力释放通道，这些空隙不仅降低了生长过程中破裂的风险，而且降低了冷却后的压缩应力，从而在平坦的蓝宝石衬底上形成了几乎无应力的AlN膜。

“与图案化衬底上的外延横向过度生长策略相比，这种方法通过昂贵的光刻和干法刻蚀步骤产生了空隙，而我们的策略则更加简单且经济高效。”  “我们相信这种策略对于基于AlGaN的UVC LED的商业化具有广阔的前景。”

'Growth of high-quality AlN films on sapphire substrate by introducing voids through growth-mode modification' by Bin Tang et al; Applied Surface Science, Vol. 518, 146218 (2020).