?第三代半導體材料禁帶寬度大，具有擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高等優(yōu)越性質。其在紫外器件中具備其他半導體材料難以比擬的優(yōu)勢，展現(xiàn)出巨大的應用潛力。隨著環(huán)保及公共安全等領域的需求升級，固態(tài)紫外技術擁有廣闊的應用前景。氮化物半導體涉及藍/白光LED、紫外LED，微波射頻器件、功率電子器件等諸多應用，比如深紫外光源已用于日常生活、生產科研、國土安全等領域。
2023年2月7-10日，開年盛會，第八屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第十九屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）于蘇州勝利召開。 期間，“固態(tài)紫外材料與器件技術分論壇“在廈門大學康俊勇教授和中科院半導體所閆建昌研究員的主持下如期召開。
主持人：廈門大學康俊勇教授
主持人：中科院半導體所閆建昌研究員
該論壇由山西中科潞安紫外光電科技有限公司、蘇州思體爾軟件科技有限公司協(xié)辦支持。日本三重大學教授三宅秀人，南京大學電子科學與工程學院周玉剛教授，廈門大學物理科學與技術學院副院長黃凱教授，復旦大學信息科學與工程學院光源與照明工程系崔旭高副教授，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所司志偉，美國Bolb Inc.董事長兼首席技術官張劍平博士，中科院長春光機所孫曉娟研究員，鄭州大學電氣與信息工程學院教授、科技部電子材料與系統(tǒng)國家級國際聯(lián)合研究中心主任、河南省電子材料與系統(tǒng)國際聯(lián)合實驗室主任劉玉懷教授，中科院寧波材料所張文瑞研究員，湖北大學材料科學與工程學院黎明鍇教授，廈門大學高娜副教授，蘇州思體爾軟件科技有限公司技術支持工程師茅艷琳，華中科技大學鄭志華等圍繞固態(tài)紫外材料與器件前沿技術進展及創(chuàng)新應用分享主題研究報告。
日本三重大學三宅秀人教授 做了題為“在面對面退火AlN/藍寶石模板上制備265nm AlGaN LED”的主題報告。報告UV-C LED的應用與現(xiàn)狀和面對面退火濺射沉積AlN模板（FFA Sp AlN）。FFA-Sp-AlN中位錯的減少，F(xiàn)FA-Sp-AlN中位錯的表征，107cm-2位錯密度AlN模板的制備，F(xiàn)FA-Sp AlN上AlGaN的MOVPE生長及UV-C LED的制備；抑制小丘和改善表面形態(tài)，TDD和表面平整度對UV-C LED EQE的影響。
南京大學電子科學與工程學院教授周玉剛做了題為”提高AlGaN基DUV-LED效率的薄p-GaN上的銀基鏤空反射電極“的主題報告，結合研究數(shù)據(jù)與結果，報告指出Ag納米點/Al作為p電極可以顯著改善具有薄p-GaN覆蓋層的DUV LED的LOP。然而，鈍化后接觸不穩(wěn)定，LOP和WPE急劇下降。LOP降低涉及對于薄p-GaN，接觸勢壘高度的輕微增加將增強p-GaN的耗盡，導致空穴注入效率的降低。鈍化后，40nm Ag/TiAl LED的WPE是40nm Ag/Al LED的1.475倍200nm Ag/TiAl發(fā)光二極管的1.38倍。Ag納米點/TiAl接觸是穩(wěn)定的。Ti用作良好的擴散阻擋層。DUV LED用薄p-GaN上的圖案化/中空反射電極的進一步優(yōu)化正在進行中。
氧化鎵材料體系的器件越來越受到廣泛的研究和關注，主要涉及功率器件、光電子器件等。廈門大學物理科學與技術學院副院長黃凱教授做了題為”Ga2O3/GaN 異質結紫外探測器光電特性研究“的主題報告，分享了Ga2O3/GaN異質結的波段可調-超窄帶響應紫外探測器、Rh納米顆粒提升日盲紫外探測器性能研究、高響應度Ga2O3/GaN核殼納米柱結構紫外探測器的研究進展。報告指出，利用熱氧化法獲得Ga2O3/GaN異質結構并制備成功MSM紫外光電探測器；Ga2O3/GaN異質結光電探測器表現(xiàn)出可利用偏壓調制光電響應譜的特性；利用Rh納米顆粒陣列修飾提高了探測器的日盲波段光電響應特性；利用微/納米柱陣列增強了探測器件的近紫外光電響應特性。
復旦大學信息科學與工程學院副教授崔旭高做了題為”深紫外micro-LEDs的效率尺寸效應及其應用“的主題報告，分享了UV-C micro-LED的尺寸效應、UV-C micro-LED高效通信、UV-C micro-LED發(fā)光探測的研究進展，報告指出深紫外LED發(fā)光效率仍需要得到提高，以便滿 足這些領域的需求。優(yōu)化LED的尺寸，更大的光提取效率，進而得到更高的外量子效率。在未來，通過研究側壁缺陷、側壁面積比、側壁傾角對量子效率影響，研究側壁載流子復合機制。利用TM模面內傳播特性，可以在環(huán)形側壁形成回音壁諧振腔（whispering gallery mode），研究微腔UVC激光器。
WG 、 PC，半導體光學微腔廣泛應用于通信、傳感、量子。中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所司志偉做了題為”室溫紫外GaN微碟激光器“的主題報告，GaN異質生長產生失配缺陷是目前的關鍵問題，報告分享了氮化鎵微碟研究進展與結果，研究利用同質襯底上形核獲得無應力、低位錯密度、形貌規(guī)則的氮化鎵微碟；首次利用助熔劑法制備了紫外激射的氮化鎵微碟，光泵激發(fā)閾值為0.08 mW，Q值~1278，為微碟激光器制備提供了新方法；室溫紫外激射行為出現(xiàn)和微碟六個側面對光的限制實現(xiàn)全反射、低的深能級缺陷、低的應力以及低的表面粗糙度有關；解釋了近閾值條件下受激輻射相對自發(fā)輻射紅移現(xiàn)象，室溫下弱束縛激子和高激發(fā)功率下庫侖屏蔽效應( EHP機制)；進一步控制雜質摻入、降低缺陷，從而改善GaN微盤的光學質量；進一步調節(jié)生長時間、優(yōu)化Ga/Na比值，控制生長形貌/尺寸/表面粗糙度，對實現(xiàn)更高品質因子(Q)和易激射微碟激光器具有重要作用。報告指出，下一步，對光場模擬進一步優(yōu)化，精確判斷光學模式。?
美國Bolb Inc.董事長兼首席技術官張劍平做了題為“透明紫外C波段發(fā)光二極管的光提取效率和性能”的主題報告。
中科院長春光機所研究員孫曉娟做了題為”氮化物范德華外延：基底構建、多性能控制和紫外光電器件應用“的主題報告，分享了基于石墨烯復合基底構建與成核調控，基于二硫化鉬的氮化物范德華外延極性調控，基于金屬襯底的氮化物范德華外延的研究成果。報告指出，提出英寸級二維材料的原位生長和調控方法，為氮化物范德華外延的批量化生產延奠定襯底基礎；基于MOCVD高溫NH3處理，實現(xiàn)石墨烯的原位N原子摻雜，調控氮化物成核生長特性，進而優(yōu)化外延層晶體質量；以MoS2作為插入層，實現(xiàn)高質量N極性氮化物的范德華外延，刃位錯密度降低約一個量級，極化場調控的紫外光電探測器響應度顯著提高；實現(xiàn)了多晶金屬襯底上具有c擇優(yōu)取向的氮化物范德華外延，外延層具有優(yōu)異的散熱特性。
鄭州大學電氣與信息工程學院教授、科技部電子材料與系統(tǒng)國家級國際聯(lián)合研究中心主任、河南省電子材料與系統(tǒng)國際聯(lián)合實驗室主任劉玉懷做了題為”AlGaN基深紫外發(fā)光器件設計與仿真研究“的主題報告，目前，實現(xiàn)DUV LD最重要的挑戰(zhàn)是實現(xiàn)低于10kA/cm2的注入電流密度，結合研究結果，研究指出WG分級誘導體極化電荷，這補償了誘導的極化電場，并抑制了NW LD有源區(qū)的場泄漏。QBs厚度增加，抑制了NW LD的MQW電子泄漏。n-Cl和n-WG的分級用于提高薄膜LD的OCF、增益和功率。對于AlGaN NW LED，無EBL的分級HSL有效地阻止了電子溢出，并有效地增強了向MQW的空穴注入。AlInN超晶格EBL在MQW內提供了優(yōu)異的電子空穴重疊，結果為AlGaN LED獲得了顯著更高的IQE和發(fā)射功率。
中科院寧波材料所研究員張文瑞帶來了題為”微米級氧化鎵厚膜的載流子定向輸運與深紫外光電探測“的主題報告，分享了Ga2O3薄膜的相位控制、具有精細厚度控制的異質外延ε-Ga2O3薄膜、ε-Ga2O3薄膜的光學吸收、厚度相關光電流、動態(tài)光響應、缺陷隨厚度演變的深度剖面XPS分析、厚區(qū)域輔助的定向載流子輸運等研究進展和成果。
湖北大學材料科學與工程學院教授黎明鍇做了題為”P型SnO2及其同質pn結UV光電探測器的制備“的主題報告，分享了最新研究進展，研究結果顯示，通過Hf摻雜降低了SnO2的氧空位，極大改善了持續(xù)光電導效應；Hf0.38Sn0.62O2光電探測器，截止波長<290 nm，響應速度~50 ms，暗電流~0.5 pA；通過兩步法進行Mg摻雜SnO2，實現(xiàn)了p型SnO2外延薄膜；制備了SnO2同質pn結型紫外光電探測器，0偏壓自驅動條件下光響應速度達到0.5 ms；未來實現(xiàn)Hf摻雜SnO2的p型與n型摻雜，以實現(xiàn)對日盲紫外光的高速探測。
廈門大學副教授高娜帶來了題為”基于AlN/GaN超短周期超晶格的深紫外短波光發(fā)射調控“的主題報告，分享了精細多晶面調控倒棱錐臺增強234 nm深紫外光發(fā)射，應力工程調控短至220 nm波長深紫外光發(fā)射的研究進展與成果。研究顯示，采用(AlN)8/(GaN)2 超短周期超晶格，解決傳統(tǒng)高Al組分AlGaN量子結構所面臨的光學各向異性問題；引入新型多晶面調控的倒棱錐臺納米結構，實現(xiàn)234 nm光提取5.6倍、整體發(fā)光近2倍的增強；通過施加壓應力調控禁帶寬度，實現(xiàn)短至220 nm波長的深紫外光發(fā)射，超越了平面短周期超晶格結構及傳統(tǒng)同組分AlGaN三元混晶。
蘇州思體爾軟件科技有限公司技術支持工程師茅艷琳做了題為”深紫外LED仿真設計及操作關鍵技術進展“的主題報告，報告介紹了芯片設計優(yōu)化，優(yōu)化金屬接觸以實現(xiàn)更高的反射，用隧道結消除p-GaN接觸層等研究成果。研究顯示，與大型芯片相比，使用30μmμLED陣列可以提高電流分布和溫度的均勻性。結溫度顯著降低，而表面復合造成的損耗是可接受的（低電流時為10%，高電流時為2%）。電極材料的選擇是至關重要的，因為除鋁外，大多數(shù)傳統(tǒng)金屬的紫外反射率都很低。消除具有高UV吸收的p-GaN層對于改善LEE至關重要。特別是，由于吸收從104 cm-1減少到103 cm-1，預計LEE將從15%增加1.5倍至22%。AlGaN/InGaN/AlGaN隧道結的使用預計能夠以0.1-0.3V的額外電壓降為代價通過103-104A/cm-1的電流密度。
華中科技大學鄭志華做了題為”深紫外光電器件的光場調控研究“的主題報告，分享了深紫外發(fā)光器件、紫外光電探測器的研究進展與成果，研究提出了雙層NPA DUV LED器件結構，可以更好地將器件內部原本被損耗的光提取出來。與平面器件相比，實現(xiàn)了28.3%的光輸出功率（LOP）提升。結合PEDOT: PSS透明有機電極與高質量氧化鎵單晶微米線構建異質結，具有優(yōu)異的整流特性（~106），器件在自供電狀態(tài)下實現(xiàn)了短至530μs的上升速度τ1，39.8mA/W響應度，以及良好的穩(wěn)定性。通過電化學刻蝕制備Nanoporous AlGaN結構，紫外波段的反射率極大降低。進一步氧化后制備的MSM器件的暗電流下降至fA，光譜響應藍移，增強的表面光場也帶來了響應度的提升。?
論壇現(xiàn)場