在現(xiàn)代光電子學和電子學中，III族氮化物寬禁帶半導體III-nitride wide bandgap semiconductors是很有前景的新材料。鑒于在大晶格失配的異質(zhì)襯底上，生長異質(zhì)外延薄膜的質(zhì)量不斷提高，這種半導體材料的應用，有望取得了更大進展。但與塊體單晶相比，材料質(zhì)量仍有很大的提升空間。

近日，北京大學人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室、寬禁帶半導體研究中心Jiaming Wang, Nan Xie, 許福軍Fujun Xu，沈波Bo Shen等，在Nature Materials上發(fā)文，通過可控離散化和微柱凝聚coalescence of columns，實現(xiàn)了高質(zhì)量的III族氮化物異質(zhì)外延膜。

Group-III nitride heteroepitaxial films approaching bulk-class quality.

III族氮化物異質(zhì)外延膜，接近塊體級質(zhì)量

基于具有規(guī)則六邊形孔的納米圖案化氮化鋁AlN/藍寶石模板，藍寶石氮化預處理和解理面的有序橫向生長，保證了離散的氮化鋁AlN柱，以均勻的面外和面內(nèi)取向結(jié)合，有效地抑制了凝聚過程中穿透位錯threading dislocations的再生。氮化鋁AlN異質(zhì)外延膜中，位錯蝕坑密度達到3.3×10E4cm-2，接近目前已有的氮化鋁AlN體單晶。該項研究，促進了具有低成本和可擴展性的體塊級質(zhì)量III族氮化物薄膜生長。

圖片圖1:在納米圖案化氮化鋁藍寶石模板nano-patterned AlN/sapphire templates，NPATs上生長氮化鋁AlN的示意圖。

圖片圖2:在納米圖案化氮化鋁藍寶石模板NPATs和納米圖案化藍寶石模板nano-patterned sapphire substrates，NPSSs上，氮化鋁AlN聚結(jié)期間的取向控制。

圖片圖3:在納米圖案化氮化鋁藍寶石模板NPATs上，氮化鋁AlN的結(jié)晶質(zhì)量。

圖片圖4:在納米圖案化氮化鋁藍寶石模板NPATs上，制造深紫外光電二級管deep-ultraviolet light-emitting diodes，DUV-LED的性能。