齐志华

(中国电子科技集团公司第十三研究所，石家庄050051)

氮化铝（AlN）作为第三代半导体材料的代表，在室温下的禁带宽度为6.2 eV左右[1]，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，其以优异的电学性质、热学性质和声光学性质等弥补了硅和砷化镓在内的第一代和第二代半导体材料在物理性能方面的不足，与其它第三代半导体氮化镓（GaN）和（SiC）相比，其拥有更宽的禁带宽度、更高的熔点和热导率等优点，具体对比如表1所示。

表1 常见半导体材料的物理性能对比[2-4]

从表1可看出，AlN材料拥有其它材料无法比拟的优异物理性能，是异质外延生长GaN、Al-GaN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[5-7]，在制备高温、高频、高功率电子器件方面都有着极其好的应用前景，尤其在蓝光-紫外固态激光二极管[8]、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(230～280 nm)，AlN基AlGaN器件可以在该波长范围发射激光[9]，在目标探测和通讯方面具有灵敏、准确、抗干扰、体积小、质量轻等独特优点。又如，AlN晶体非常适合作为HEMT的衬底材料[10]，AlN基AlGaN/GaN的HEMT器件具有响应速度快、耐高温和热稳定性好等特点，可广泛应用于雷达、卫星通信、精密制导和电子对抗等装备中。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。……