1月19日，記者從廣東省科學院半導體研究所獲悉，該所研究團隊采用界面工程調控實現藍寶石襯底上低位錯半絕緣氮化鎵（GaN）材料制備。相關研究發表于《合金與化合物雜志》（Journal of Alloys and Compounds）。廣東省科學院半導體研究所高級工程師張康為該論文第一作者，陳志濤博士和何晨光博士為共同通訊作者。
GaN材料作為第三代半導體材料的典型代表，因其具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率高、電子飽和速率高、抗輻射能力強以及耐化學腐蝕等優點，在下一代電子和光電器件領域具有極強的競爭優勢和應用前景。目前，在高頻高功率電子器件和高靈敏度光電探測器方面已有廣泛應用，然而高性能器件功能的實現需要GaN材料兼具低位錯密度和半絕緣特征，但在GaN的生長過程中，藍寶石襯底中大量氧元素向上擴散現象的存在，導致傳統GaN/藍寶石模板呈現典型的n型導電特性。
為解決這一問題，傳統技術路線為采用金屬（Cr、Mg、Fe）或C元素摻雜對n型載流子進行補償，但摻雜方法會帶來金屬偏析、記憶效應及電流崩塌等負面影響，阻礙器件性能的提升。研究人員針對因基板氧元素擴散導致GaN/藍寶石模板呈現n型導電特性的問題開展深入研究，通過單步磁控濺射工藝引入超薄（10 nm）AlN緩沖層對外延界面調控實現了新突破，制備了位錯密度低至2.7×108 cm-2且方塊電阻高達2.43×1011 Ω/□的高質量GaN外延層模板，相比于傳統技術路線，該界面調控方法顯著了提高材料利用率，簡化外延工藝，大幅度降低成本。
該研究工作得到了國家自然科學基金、廣東省重點領域研發計劃項目、廣東省科學院建設國內一流研究機構行動專項資金項目的支持。