单晶 GaN 薄膜

低缺陷高迁移率

一种基于极化工程的范德华集成策略，可在涂覆二维材料的晶圆上外延生长4英寸单晶GaN，位错密度低至3.49×10⁸ cm⁻²，迁移率高达2080.7 cm² V⁻¹ s⁻¹。

Wen, Yao · 宁静 · Wu, Haidi · Zhang, Haoran · Cheng, Ruiqing · Yin, Lei · 王浩 · 张晓林 · 刘永 · 王东 · 郝跃 · 张进成 · 何军

Advanced Materials 2025

参数信息

位错密度

3.49×10⁸ cm⁻²

平均迁移率

2080.7 cm² V⁻¹ s⁻¹

饱和电流密度

790 mA mm⁻¹

关态漏电流

1.11×10⁻⁶ mA mm⁻¹

技术优势

晶圆级单晶

极化工程策略在涂覆二维材料的晶圆上实现了4英寸单晶GaN层，突破传统范德华外延只能获得多晶或随机取向的限制。

位错密度低

在GaN厚度仅为400 nm时，位错密度即可降至3.49×10⁸ cm⁻²，有利于提升器件性能和可靠性。

迁移率高

基于该材料制备的GaN HEMT平均迁移率达2080.7 cm² V⁻¹ s⁻¹，可满足高频高功率需求。

应用场景

• GaN功率器件：低缺陷密度 GaN 外延片可直接用于制造高性能功率开关器件。
• 高频电子器件：高迁移率 GaN HEMT 适用于高频放大和高速开关应用。
• 光电子器件：晶圆级单晶 GaN 可作为高质量模板用于 LED 和激光器结构。
• 射频通信：高饱和电流密度和低漏电的 HEMT 有助于提升射频功率效率。
• 柔性电子：范德华外延可实现 GaN 从二维衬底上的机械剥离，利于柔性器件集成。