新材料及其应用

氮化铝（AlN）作为第三代半导体材料的代表之一，在室温下的禁带宽度为 6.2 eV 左右，基于其制作的发光器件的波长为 200 nm 左右，可以覆盖到深紫外波段。另 AlN 衬底是异质外延生长 GaN、AlGaN 以及 AlN 材料的理想衬底材料，与其它常见衬底材料（如蓝宝石或碳化硅）相比，AlN 与 GaN 晶格失配以及热失配更低、衬底与外延层间的应力更小，因此 AlN 晶体作为 GaN 外延衬底时可极大地降低器件中的缺陷密度，提高器件的各项性能，在制备高温、高频、高功率电子器件方面都有极其好的应用前景，尤其在蓝光-紫外固态激光二极管、激光器、GaN 基高电子迁移率晶体管(HEMT)器件和日盲型 AlGaN 紫外探测器件的衬底方面具有独特优势。如，在日盲区(230-280nm)，AlN 基 AlGaN 器件可以在该波长范围发射激光，在目标探测和通讯方面具有灵敏、准确、抗干扰、体积小、重量轻等独特优点。此外，AlN 基紫外发光器件在饮用水消毒、空气净化、生命科学、环境监测、食品加工等方面也具有重要应用，例如可以用作微型高效的生物病毒探测器和消毒器件。在 255-280nm 波段，AlN 高频器件还可用于光刻；从紫外波段-400nm 波段，AlN 基器件可用于蓝光-紫外固态激光二极管以及激光器等，也可应用于高密度存储和卫星通讯等系统中。 本研究采用金属氮化物气相外延（MNVPE）法外延生长 AlN 单晶衬底，其采用氮气与铝蒸汽直接反应沉积生成 AlN 单晶材料，由于反应过程中无 NH 3 和 HCl 等腐蚀性气体，除了依旧保留有 HVPE 法相对较快的生长速率外，还具有对环境友好、成本低等优点。 MNVPE 法由于发现的时间较短，故研究此方法的人相对较少，其生长机制以及工艺参数仍有很大的完善空间。到目前为止，还发现了此制备方法外延生长的 AlN 单晶衬底的 XRD 摇摆曲线的（002）面与（102）面的半高宽几乎相同，这一特性使得晶体质量进一步提升成为可能，这是其它制备方法所不具备的。

氮化铝（AlN）作为新一代的宽禁带半导体，在深紫外 LED、紫外探测芯片、紫外激光、5G 射频前端滤波器、国防军工、航空航天等方面拥有广泛的应用前景。目前国内无专门做 AlN 制备设备及配套工艺的公司。项目目前已通过自主研发等掌握了全部生产技术，生产出的产品已经得到市场检验，项目可在济南快速落地转化，并可快速实现 AlN 制备设备的量产，从而满足市场对 AlN 单晶衬底的巨大需求，填补国内空白，打造 AlN 制备设备及配套工艺的源头。