近日，西安電子科技大學(xué)郝躍院士課題組張進(jìn)成教授、李祥東教授團(tuán)隊與松山湖材料實驗室王新強(qiáng)教授、袁冶副研究員團(tuán)隊，以及廣東致能科技有限公司聯(lián)合攻關(guān)，成功基于2~6英寸AlN單晶復(fù)合襯底制備了高性能GaN HEMTs晶圓。得益于AlN單晶復(fù)合襯底的材料優(yōu)勢 (位錯密度居于2×10⁸ cm^-2數(shù)量級)，AlGaN緩沖層厚度降至350 nm，外延成本大幅下降，且有效控制晶圓翹曲。這是我國在大尺寸新型襯底制備與應(yīng)用方向取得的又一重大突破。

研究發(fā)現(xiàn)，AlN單晶復(fù)合襯底表面存在的Si、O雜質(zhì)會造成寄生漏電通道，使得HEMTs器件無法正常關(guān)斷。團(tuán)隊據(jù)此創(chuàng)新提出二次生長AlN埋層方法覆蓋雜質(zhì)層，使其在超寬禁帶材料中無法離化，從而顯著抑制漏電。實驗結(jié)果顯示，團(tuán)隊所提出的350 nm無摻雜超薄AlGaN緩沖層的橫向擊穿電壓輕松突破10 kV，HEMTs器件關(guān)態(tài)耐壓超8 kV，動態(tài)電流崩塌＜20%，閾值電壓漂移＜10%，初步通過可靠性評估。部分成果發(fā)表在器件領(lǐng)域頂刊IEEE TED（DOI: 10.1109/ISPSD59661.2024.10579573）以及ISPSD（DOI: 10.1109/ISPSD59661.2024.10579573）上。

圖：基于6英寸AlN單晶復(fù)合襯底制造的GaN晶圓，轉(zhuǎn)移特性曲線，動態(tài)輸出特性曲線和動態(tài)轉(zhuǎn)移特性曲線