世界首創:德國科學家通過金屬有機化學氣相沉積製造出氮化鋁

2019-10-29     技術力量

德國弗勞恩霍夫應用固體物理研究所的科學家首次通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)方法製造出氮化鋁。

基於氮化鋁的電晶體有望用於各種工業應用,比如數據傳輸,衛星通信,雷達系統或自動駕駛。當前基於矽的電晶體已達到其物理極限,而所謂「高電子遷移率電晶體」(HEMT)遠遠超過了矽電晶體。高電子遷移率電晶體基於氮化鋁材料,它具有非凡的性能,可實現比其他材料更高的載流子濃度。未來,基於氮化鋁的元器件功能將大大增強,效率更高。

之前氮化鋁的生產工藝主要有兩種,一種是通過濺射法生長氮化鋁層。但其質量不足以用於LED和大功率電晶體等電子應用。另一種方法是通過分子束外延法(MBE)生產氮化鋁。這種工藝的產品質量能夠用於微電子器件的生產,但該過程非常複雜,並且生產效率相對於工業規模生產而言太低。

通過金屬有機化學氣相沉積生產氮化鋁不僅保證質量,而且還為工業應用提供了足夠的生產率。

弗勞恩霍夫應用固體物理研究所的負責人斯特凡諾·利昂博士說:「以前通過金屬有機化學氣相沉積法生產氮化鎵的嘗試都失敗了。全世界許多科學家都在致力於開發氮化鎵電晶體,但是之前沒有人通過使用金屬有機化學氣相沉積法成功做到這一點。」

金屬有機化學氣相沉積法的製造過程是將氣體引導穿過加熱的晶片。通過熱暴露,不同的分子從氣體中釋放出來,並整合到晶片的晶體結構中。晶體的結構可通過調節氣體流量,溫度和壓力進行精確調節實現。此外,氣體的快速變化允許在彼此之上生長不同的材料層。

利用這一新工藝,科學家們成功沉積出了氮化鋁,生產出了第一批用於電晶體的氮化鋁層,其表面阻抗為〜200 ohm / sq,遷移率〜600 cm 2 / Vs ,電荷載流子密度達到令人滿意的程度。

科學家未來的目標是降低薄層電阻,並進一步提高遷移率和材料質量,這將改善未來電晶體的性能。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/Uha1FW4BMH2_cNUgmCU1.html