
本次會議旨在為金剛石及相關領域的專家、學者、技術人員及企業家搭建高水平學術交流平臺。會議將圍繞金剛石相關材料的理論創新、技術創新、工藝創新等核心議題展開深度研討,集中展示國內外最新研究成果與技術進展;針對行業發展趨勢、現存瓶頸、破局路徑等提出關鍵共性問題并展開全面剖析,為我國超硬材料行業的創新發展開拓新方向、提出新思路,提共建方案,促進產學研用的深度融合和協同合作,攜手推動我國超硬材料行業高質量發展。
誠邀行業各領域專家、學者、技術人員踴躍賜稿、共襄盛會。

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氮化鋁(AlN)具備高光學透過率、6.2 eV的超寬禁帶寬度及優異的熱穩定性能,是制備高效光電器件、超高壓電力電子器件的核心關鍵材料,晶圓級體單晶AlN的可控制備已成為領域研究熱點。現階段,高溫退火技術已成熟應用于藍寶石基AlN單晶復合襯底的制備,成功實現紫外光電器件的規模化量產。但高功率紫外激光等高端器件對晶體質量要求極為嚴苛,如何進一步優化AlN晶體品質、降低缺陷密度,仍是該領域亟待突破的核心難題。
大量研究證實,在AlN異質外延生長體系中,增加薄膜厚度可有效促進傾斜位錯發生相互作用,推動位錯湮滅消除,是提升AlN薄膜晶體質量的有效技術路徑。同時,大厚度AlN薄膜在多領域具備獨特應用優勢:既能強化聲波約束效應,大幅提升諧振器器件性能,也可顯著提高超高壓電子器件的擊穿電壓閾值,優化材料散熱特性,適配高端電力電子設備的應用需求。
但該技術體系存在顯著瓶頸:AlN與藍寶石襯底之間存在較大的晶格失配與熱失配效應,隨著薄膜厚度增加,外延生長過程中的內部應力會持續累積,極易誘發薄膜開裂,嚴重破壞薄膜表面完整性,劣化晶體質量,極大限制了厚膜AlN材料的高性能應用。
針對上述技術痛點,北京大學物理學院王新強團隊聯合松山湖材料實驗室袁冶團隊開展專項研究,通過在4英寸藍寶石基AlN單晶復合襯底上構筑二維低溫緩沖層,成功實現了厚度10.2 μm的高品質AlN厚膜可控生長。該技術方案可將薄膜表面裂紋有效約束在晶圓邊緣2 mm范圍內,大幅改善薄膜表面質量。同時,薄膜增厚過程中實現了顯著的位錯湮滅效果,使得薄膜有效工作區域的位錯密度低至7.6×10? cm?2。該研究突破了大面積、高質量厚膜AlN的生長技術瓶頸,為AlN材料在高性能紫外光電器件、超高壓電力電子器件領域的產業化應用筑牢了技術基礎。


圖2. 4英寸、10.2 μm AlN薄膜的截面暗場TEM圖像:(a)g=[0002],(b)g=[1120]。
該文章以題為“Compatibilize surface crack and crystallinity in 10-μm-thick AlN epilayer on 4-inch sapphire substrates”發表在 Journal of Semiconductors 上。

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