Si基GaN薄片

晶格质量高 无裂纹

采用等离子体辅助分子束外延在Si衬底上直接生长的六方GaN单晶薄膜，厚度范围宽且无裂纹，为GaN器件与硅基集成电路的异质集成提供了高质量外延层。

Feng, Zhe · Liu, Jiamin · 张传维 · 万玲玉 · Lin, Hao Hsiung · Zhi-Ren, Qiu · Klein, Benjamin D.B. · Ferguson, Ian T. · 刘世元

Materials 2024

参数信息

薄膜厚度范围

180–1500 nm

Urbach能量

18 meV

生长温度（优化）

700 °C

技术优势

宽厚度范围无裂纹

通过优化工艺参数，在180–1500 nm厚度范围内均获得无裂纹的GaN薄膜，可直接用于后续器件工艺。

Urbach能量低

VASE测得其Urbach能量仅为约18 meV，表明薄膜的亚带隙吸收低、结构无序少，光学质量高。

应用场景

• GaN功率器件：无裂纹GaN层可承受高电场，是功率器件的外延基础。
• 光电子集成：直接在Si上生长GaN，可与硅光电子工艺兼容，实现异质集成。
• 紫外探测器：低Urbach能量和高晶体质量有利于紫外探测器的低暗电流和高响应。
• 射频器件：GaN-on-Si基射频器件需要高质量无裂纹的缓冲层，本材料可直接用作外延模板。