大面积硅 (100) 芯片上的立方 GaN

氮化镓 (GaN) 及其合金(即 III 民族氮化物半导体)是固体照明和下一代射频和电力电子设备的支柱。 如今，该材料系统的大部分研发都集中在其传统的六方(即纤锌矿)上，尽管其立方(即闪锌矿)有更多的固有优势，例如: <100> 生长方向上没有极化，体积更小 带缝，电子重空穴质量较小，俄歇损失较小，光学增益较大，辐射复合寿命较短，p掺活化能较低，空穴迁移率高，导带偏移率大。 因此，立方 III 下一代器件，如无效率下降，可能会实现族氮化物半导体 III可见光二极管氮化物 (LED)常关型和正常生长 AlGaN/GaN 功率晶体管。 因此，立方 III 下一代器件，如无效率下降，可能会实现族氮化物半导体 III可见光二极管氮化物 (LED)常关型和正常生长 AlGaN/GaN 功率晶体管。 然而，由于其亚稳态，立方氮化镓的合成并不容易。

大面积展示 (~1 cm2) U 型槽硅 (100) 裸片上的立方 GaN 外延。 （上排）U 槽硅(100)和(中排)立方 GaN 顶部(从左到右)横截面草图，俯视照片，俯视 SEM 图像和横截面 SEM 图像。 (底行)立方 GaN 结构表征。 (从左到右)显示相位映射和轻敲模式 AFM 和场顶视图 STEM 图像。平面图 STEM 显示立方 GaN 表面上没有穿透位错或其他类型的位错。观察密度为 3.27 ± 0.18 ± 104cm-1 堆叠层错误。

在应用程序中。物理。莱特。 121, 032101 (2022) (EDITOR'S PICK 2022)，U of I 团队报告了 III 民族氮化物材料的突破：可扩展 Si 合成低缺陷密度、稳定的纯相立方 GaN。他们研究了结构和光学特性，并通过温度依赖性和时间来区分光发光测量 26% 高内量子效率。他们进一步确定了光学缺陷水平，并报告了选择性蚀刻技术，可以选择性地去除六方晶系 GaN，不仅提高到约效率 32%还指出了连续立方晶系的实现 GaN 薄膜的潜在途径。总体而言，U of I 以立方形为基础的下一代垫脚石展示了一个鼓舞人心的垫脚石 III 族氮化物器件。

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