中文字幕理论片,69视频免费在线观看,亚洲成人app,国产1级毛片,刘涛最大尺度戏视频,欧美亚洲美女视频,2021韩国美女仙女屋vip视频

編者按：理想電路設(shè)計(jì)需要無縫集成多種功能材料或結(jié)構(gòu)，發(fā)展這種異質(zhì)集成工藝的主要障礙是保證功能材料生長品質(zhì)的襯底材料往往無法滿足重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，如低熱阻和低成本。這項(xiàng)研究首次將β-Nb₂N薄膜作為犧牲層，實(shí)現(xiàn)GaN器件的完美轉(zhuǎn)移，提高了GaN器件異質(zhì)集成的靈活性，對于提高射頻功率器件性能、改善器件熱管理、柔性電子器件制造等領(lǐng)域具有重大影響意義。

2017年6月，美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室（NRL）通過在氮化鎵（GaN）功能材料和碳化硅（SiC）襯底間引入氮化鈮（Nb₂N）犧牲層，將GaN器件從SiC襯底上剝離，并移植到其他襯底上，從而顯著降低GaN器件異質(zhì)集成工藝難度，拓展GaN器件的應(yīng)用范圍。

一、研究背景

采用分子束外延（MBE）和金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積法（MOCVD）可實(shí)現(xiàn)GaN在不同晶面的Si襯底上直接生長，但存在較大晶格失配和熱失配。此后，學(xué)術(shù)界開展了激光剝離（LLO）、光電化學(xué)（PEC）橫向刻蝕等方法研究，但這些方法成本較高。外延剝離技術(shù)能將GaN器件從原始襯底釋放并轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底，優(yōu)勢明顯。

2016年1月，海軍研究實(shí)驗(yàn)室完成對在SiC襯底上生長的β-Nb₂N薄膜和AlN/β-Nb₂N異質(zhì)結(jié)的特性分析。2016年11月，在DARPA微系統(tǒng)辦公室和海軍研究署（ONR）共同資助下，海軍研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出基于β-Nb₂N犧牲層的GaN外延剝離技術(shù)。

二、關(guān)鍵技術(shù)

1、單相β-Nb2N的制備

Nb-N化合物有9個不同的相，β相單相生長相對困難。同時，Nb的熔點(diǎn)近2500℃，比典型分子束外延（MBE）的束源爐極限溫度還要高500℃。因此，海軍研究實(shí)驗(yàn)室采用等離子體輔助氮化物MBE系統(tǒng)，克服了常規(guī)束源爐的溫度限制，產(chǎn)生足夠的Nb蒸汽，在775～850℃下，在SiC襯底上生長出原子級光滑的單相β-Nb₂N薄膜。

為了證明Nb₂N不會影響Ⅲ-N化合物器件的性能，海軍研究實(shí)驗(yàn)室在Nb₂N/6H-SiC上制備了高性能GaN/Al_0.4Ga_0.6N高電子遷移率晶體管（HEMT）。研究表明，器件薄層電阻率為350Ω/sq，薄層載流子密度為1.30×10¹³cm^-2，霍爾遷移率為1400cm²/Vs，與直接在6H-SiC上生長的HEMT相差不超過10%。

2、GaN外延剝離工藝

GaN外延剝離工藝是基于Nb₂N的選擇性蝕刻特性，整個流程包括：①采用現(xiàn)有工藝在SiC襯底的Nb₂N薄膜上生長GaN器件；②去除不需要的部分，露出Nb₂N薄膜；③固定光刻膠保護(hù)掩膜，利用XeF₂反應(yīng)氣體選擇性去除Nb₂N；④采用聚二甲基硅氧烷印模及選擇性粘合劑，將GaN器件完整轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底；⑤移除聚合物印模；⑥去除光刻膠掩膜。

氮化鎵外延剝離工藝流程示意圖

三、應(yīng)用前景

1、改善射頻功放器件的熱管理問題

基于GaN的單片微波集成電路（MMIC）在功率密度等性能方面遠(yuǎn)超傳統(tǒng)Ⅲ-V族材料，但峰值結(jié)溫較高，為避免芯片失效，必須采取降功率措施。研究結(jié)果表明，這項(xiàng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)將GaN MMIC從SiC襯底轉(zhuǎn)移到單晶金剛石襯底上。單晶金剛石熱導(dǎo)率比SiC高5倍，因此將大幅改善器件的熱管理問題。

2、推動柔性LED顯示器的發(fā)展

這項(xiàng)技術(shù)可將LED從傳統(tǒng)硅基襯底轉(zhuǎn)移到玻璃或塑料上，結(jié)合光刻技術(shù)，將LED陣元間距縮小到像素尺寸，實(shí)現(xiàn)柔性LED顯示。尤其在深紫外波段，這項(xiàng)技術(shù)可去除AlN襯底，避免其吸收LED發(fā)出的紫外線，顯著提高發(fā)光效率。

3、提高電磁頻譜利用效率

在無線通信領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)智能帶寬管理是提高頻譜利用效率的重要途徑，其關(guān)鍵部件之一是工作在S波段以上的可重構(gòu)、小型化、高Q濾波器。目前手機(jī)內(nèi)的收發(fā)器件通常將數(shù)百納米厚、品質(zhì)較差的AlN薄膜作為襯底，在這上面制備的體聲波（BAW）和輪廓模式諧振（CMR）濾波器的中心頻率很難達(dá)到GHz。利用這項(xiàng)技術(shù)可在Nb₂N/SiC模板上生長高晶體質(zhì)量的AlN薄膜，并將薄膜厚度控制在200nm以下。仿真結(jié)果表明，200nm AlN薄膜輪廓模式諧振濾波器頻率響應(yīng)可達(dá)17GHz，有望使無線通信頻率達(dá)到數(shù)GHz。

（藍(lán)海星：張旭）