GaN同质外延能够克服异质外延中不可避免的晶格失配及热失配等问题，消除外延过程中由于上述问题产生的应力应变，是生长低位错密度、低应力应变高质量AlGaN/GaN HMET的最佳路径。与蓝宝石、SiC等异质衬底相比，国产四英寸GaN衬底尚处于起步阶段，基于国产四英寸GaN衬底的AlGaN/GaN HMET仍处于研发阶段。
近日，第七届国际第三代半导体论坛暨第十八届中国国际半导体照明论坛（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳会展中心举行。期间，“IFWS& SSLCHINA：氮化物半导体衬底与外延技术“分论坛于12月7日举行，会上，河北半导体研究所高楠做了题为“国产4英寸GaN衬底上MOCVD外延高质量AlGaN/GaN HEMT材料”的主题报告
研究在国产四英寸GaN衬底上通过金属有机物化学气相淀积法，生长出了高质量的AlGaN/GaN HEMT外延材料。生长过程采用NH3/H2混合气体及H2交替通入的方法对衬底表面进行了预处理，同质外延1μm GaN后依次生长了AlN插入层、AlGaN势垒层以及GaN帽层，其中AlGaN势垒层Al组分20%，厚度为25 nm。对同质外延AlGaN/GaN HEMT外延材料进行测试表征。原子力显微镜测试显示同质外延的AlGaN/GaN HEMT外延材料表面呈现平直排列的原子台阶；高分辨率X射线双晶衍射仪测试得到GaN（002）晶面摇摆曲线半高宽为48.9弧秒，（102）晶面摇摆曲线半高宽为43.5弧秒；非接触霍尔测试仪结果显示二维电子气迁移率为2159 cm2 ，面密度为8.89×1012cm-2，说明制备的材料晶体质量高且电学性能优异。此外，使用微区拉曼光谱仪对外延前后的应力变化进行了表征，同质外延的GaN E2-high峰位与衬底的E2-high峰位完全重合，表明同质外延过程中无应力应变产生。
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