GaN基材料及其在短波光电器件领域的应用.pdfVIP

高技术通讯 2002 . 03 GaN 基材料及其在短波光电器件领域的应用! ! !! ! !! ! !! ! !! ! ! ! !!!!! 顾 彪 王三胜 徐 茵 秦福文 窦宝锋 常久伟 邓 祥 杨大智 ! （大连理工大学电气工程与应用电子技术系 大连 116024 ） !! （ 大连理工大学三束材料改性国家重点实验室 大连 116024 ） !!! （ 大连理工大学材料科学与工程系 大连 116024 ） 摘 要 GaN 具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速度大、临界击穿电压高和介电 常数小等特点，在高亮度发光二极管、短波长激光二极管、高性能紫外探测器和高温、高 频、大功率半导体器件等领域有着广泛的应用前景。本文介绍了GaN 基半导体材料的各 种特性、材料生长以及在光电器件领域的应用，并对存在的问题和今后的发展趋势提出了 自己的看法。 关键词 GaN ，材料性质、外延生长、半导体器件 于 ／ 。 5 . 3W mm 0 引言 及其相关 族氮化物材料包括：二元的 GaN III 、 、 ，三元的 、 和四元的 InN GaN AlN InGaN AlGaN In- 在半导体产业发展中，一般将 、 称为第一 Si Ge GaAlN 等。通过调整合金组分，可以获得从 1 . 9eV 代半导体材料，将 、 等称为第二代半导体 GaAs GaP 到6 . 2eV 连续可调的带隙能。因此三族氮化物能 材料，宽带隙（ ）半导体材料近年来发展 Eg 2 . 3eV 覆盖从紫外光到可见光这样一个很宽范围的频谱， 十分迅速，成为第三代半导体材料，其主要包括 这使得它们在诸多领域有着很迷人的应用前景，如 、 和 等。与第一、二代半导体材料相 SiC ZnSe GaN 制备高亮度彩色LEDs，高性能紫外光电探测器，蓝 比，这些材料具有禁带宽度大、电子漂移饱和速度 激光二级管等。又由于GaN 材料具有高热导率、高 高、介电常数小、导热性能好等特点，更加适合于制 电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，因而 作高温、高频及大功率电子器件，在微电子和光电子 成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子 ［，］ 领域具有十分广阔的潜在应用优势1 2 。 ［］ 器件和电路的理想材料2 ，在