國(guó)內(nèi)對(duì)GaN材料的研究開(kāi)展得較晚,跟國(guó)際上的高水平相比有著較大的差距,但近年來(lái)也取得了顯著的進(jìn)展,目前藍(lán)光發(fā)光二極管已有實(shí)驗(yàn)室樣品,并且正在走向產(chǎn)業(yè)化。綠光、紫光二極管也已制出樣管。白光二極管的制造技術(shù)也將一步步走向成熟。
襯底對(duì)Ⅲ族氮化物的極性及極化作用的影響很重要。的外延膜所需的化學(xué)反應(yīng)和條件與晶體的極性有關(guān)。在很多情況下,襯底決定外延材料晶體的極性、應(yīng)力大小與種類(lèi)(張應(yīng)力或壓應(yīng)力),以及極化效應(yīng)的程度。用不同的外延生長(zhǎng)技術(shù),可以對(duì)這些性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,如用藍(lán)寶石襯底,可以生長(zhǎng)任一極性的GaN膜。外延在異質(zhì)襯底如藍(lán)寶石和SiC上的GaN失配位錯(cuò)和線性位錯(cuò)密度一般為,而Si的同質(zhì)外延的位錯(cuò)密度接近于零,GaAs同質(zhì)外延的密度為 ,GaN中其它的晶體缺陷還包括反向疇晶界、堆垛層錯(cuò)。這些缺陷可以作為非輻射復(fù)合中心,會(huì)在帶隙中引入能量態(tài)和降低少數(shù)載流子的壽命。雜質(zhì)在線性位錯(cuò)的附近擴(kuò)散比在體材料中更迅速,導(dǎo)致了雜質(zhì)的不均勻分布,因而降低p-n結(jié)的陡峭性。由于GaN高的壓電常數(shù),在線性位錯(cuò)周?chē)谋菊鲬?yīng)力導(dǎo)致電勢(shì)和電微小的變化。這類(lèi)缺陷一般不是均勻分布,因此此類(lèi)材料或由此類(lèi)材料制成的器件的電學(xué)性能和光學(xué)性能也就不均勻。缺陷會(huì)提高器件的閾值電壓和反向漏電流,減少異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管面載流子濃度,降低載流子遷移率和熱導(dǎo)率。這些不利效應(yīng)將射頻理想性能的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的、大面積大功率器件的制備。不管選擇什么襯底,襯底的許多不足之處如晶體質(zhì)量及與GaN的結(jié)合性差等可以通過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚淼玫礁纳?,如氮化、沉積低溫AlN或GaN緩沖層、插入多層低溫緩沖層,側(cè)向外延,懸空外延及其它技術(shù)。通過(guò)此類(lèi)技術(shù)的使用,可以降低GaN外延層的位錯(cuò)密度。
氮化鎵具有寬的直接帶隙、強(qiáng)的原子鍵、高的導(dǎo)熱性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)的抗輻射性、高的內(nèi)、外量子效率、高的發(fā)光效率、高的強(qiáng)度和硬度。其耐磨性接近金剛石)。這種特性和特性可以制成率的半導(dǎo)體發(fā)光器件--發(fā)光二極管(即發(fā)光二極管)和激光器(簡(jiǎn)稱(chēng)LD)。并可擴(kuò)展到白光LED和藍(lán)光LD。耐磨性接近金剛石的特性將有助于開(kāi)啟觸摸屏、太空載具以及射頻(RF)MEMS等需要高速、高振動(dòng)技術(shù)的新應(yīng)用。