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SSLCHINA 2019&IFWS 2019:固态紫外器件技术分会深圳召开

2019-11-30 文章来源:中国半导体照明网 阅读原文

11月25-27日,由深圳市龙华区科技创新局特别支持,国家半导体工程研发及快三投注平台联盟(CSA)、第三代半导体快三投注平台技术创新战略联盟(CASA)主办,深圳第三代半导体研究院与北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司共同承办的第十六届中国国际半导体论坛(SSLCHINA 2019)暨2019国际第三代半导体论坛(IFWS 2019)在深圳会展中心召开。 

11月27日上午,“固态紫外器件技术”分会如期召开。本届分会山西中科潞安紫外光电科技有限公司、中微半导体设备(上海)股份有限公司协办。

第三代半导体材料在紫外器件中具备其他半导体材料难以比拟的优势,展现出巨大的应用潜力。分会重点关注以氮化铝镓、氮化镓为代表的紫外发光材料,以碳化硅、氮化镓为代表的紫外探测材料,高效量子结构设计及外延,以及发光二极管、激光器、光电探测器等核心器件的关键备技术。

挪威科学技术大学教授、挪威科学技术院院士Helge WEMAN,南京大学教授陆海,台湾交通大学特聘教授郭浩中,中微半导体设备(上海)股份有限公司主任工艺工程师胡建正,上海大学教授、Ultratrend Technologies Inc总裁吴亮,河北工业大学教授张紫辉,中国科学院半导体研究所倪茹雪,郑州大学Muhammad Nawaz SHARIF,厦门大学高娜,南京大学王致远等国际知名与专家参加本次会议,力图呈现紫外发光和探测领域在材料、器件、封装及应用等各层面的国内外最新进展。 厦门大学教授康俊勇、中科院半导体所研究员、半导体研发中心主任王军喜共同主持了本次分会。 

目前AlGaN材料的深紫外LED主要用于消毒杀菌。会上,挪威科学技术大学教授,挪威科学技术院院士Helge WEMAN带来了题为“采用石墨烯衬底和透底部电极的AlGaN纳米线外延 UV LED”的主题报告,介绍了石墨烯衬底AlGaN纳米线外延生长技术。他表示,该技术比现有的薄膜技术更有优势。由于现阶段深紫外LED缺乏足够好的透电极、高位错密度、大部分采用比较贵的AlN衬底和AlN缓冲层等原因,因此价格都很高,而且发光效率低。首个用于论证的采用倒装结构的UV LED已经完成,其采用的是双层石墨结构,其GaN/AlGaN的纳米线采用MBE的技术进行生长,这种纳米线具有很高的晶体质量,并没有很显的缺陷和应力问题。目前检测的结果显示这种LED的发射波峰在365nm并没有相关的缺陷黄光。 

南京大学教授陆海分享了基于宽禁带半导体以及相关应用的UV检测仪器发展现状。

 对于大多数固态技术,尤其是对于深紫外发光二极管(DUV-LED)而言,提高光提取效率(LEE)具有非常重要的意义。台湾交通大学特聘教授郭浩中做了题为“新型深紫外LED封装发光技术提升”的报告,分析了不同封装结构对LEE的影响,并提出了一种新型的带有硅油和半球透镜的DUV-LED液体封装结构。

为了使基于AlGaN材料的深紫外LED能够更广泛地应用于固化、水和空气的净化及医疗消毒等各方面,必须要大幅地降低其成本。提高深紫外LED的性能和增大单炉产能是实现更低成本的两个关键因素。中微半导体设备(上海)股份有限公司主任工艺工程师胡建正分享了

基于中微Prismo HiT3TM MOCVD设备的深紫外LED结构优化。与电光转化效率超过70%的基于InGaN材料的蓝白光LED相比,深紫外LED,尤其是UVC LED的效率还有很大的差距。中微设计的Prismo HiT3TM MOCVD平台能够单炉生长高达18片2英寸或者4片4英寸UVC LED,并且具有较长的维护周期。报告分享了在Prismo HiT3TM上采用纳米图形衬底(NPSS)进行基于AlGaN材料的UVC LED的生长和结构优化方面的成果。

上海大学教授,Ultratrend Technologies Inc总裁吴亮分享了“大批量工艺备的高质量氮化铝模板材料表征分析” 。

河北工业大学教授张紫辉带来了题为“基于氮化物半导体和碳化硅光电子器件的仿真与分析”的精彩报告,介绍基于氮化物半导体和SiC材料光电子器件仿真与分析的最新结果。包括改善AlGaN基深紫外发光二极管(DUV LED) 载流子的注入效率,通过局部调控掺杂类型改善了DUV LED的电流扩展,并揭示了器件机理;针对GaN基核/壳LED以及Micro-LED的器件物理进行了详细研究,系统探究了各种参数对载流子输运及载流子合过程的影响;同时介绍了基于4H-SiC的雪崩光电探测器的数值模拟及实验工作。

AlGaN基紫外LED由于在水净化、生物探测、便携式医疗诊断等方面的应用受到人们广泛关注。然而,采用MOCVD备AlN模板使得紫外LED在商业化生产中价格十分昂贵。降低紫外LED生长的杂性和成本非常重要。

中国科学院半导体研究所倪茹雪分享了直在4英寸高温退火溅射AlN模板上生长的AlGaN基紫外LED的研究成果。在1600℃高温处理后,200 nm溅射AlN模板的晶体质量得到了显著的改善,结合具体的实验内容,研究结果显示,4英寸高温退火溅射AlN模板能够达到与常用的2英寸高温MOCVD AlN模板相当的性能,可实现UV LED生长的杂度和成本的降低,有利于其备和快三投注平台化。

郑州大学Muhammad Nawaz SHARIF介绍了采用n-AlxGa1-xN低波导层连续分级生长的深紫外纳米线激光二极管光学约束优化的研究成果。研究针对深紫外纳米线激光器提出了一种连续渐变的AlxGa1-xN低波导层结构。其新型结构的Al的占比从75%降低到66%,性能对比的就是75%的Al成分AlxGa1-xN激光器。结果显示n型低波导层的分级抑了光场的泄露并增加了电子的迁移,由于偏振电场的产生,所有的场都集中在整个活动区域附近,其导致了非常强的光约束性。

氮化物量子结构是备紫外乃至深紫外发光二极管、探测器,以及激光器的核心结构和关键材料。然而,由于生长过程中存在晶格失配大、气相预反应强等问题,想要备出具有原子尺度的陡峭界面和均匀组分的量子结构材料具有一定难度。特别是生长特征尺度达到单个分子层量级的氮化物量子结构,涉及的生长动力学过程尤为杂,约了超晶格、量子阱等结构品质的提高。

厦门大学高娜带来了题为“可原子尺度精确调控的AlN/GaN结构分选生长”的主题报告,从晶体生长热力学角度出发,采用第一性原理模拟了原子反应单体在晶体生长表面的化学势,以揭示反应单体随生长氛围变化的规律。结合具体的研究,所生长的AlN/GaN结构界面陡峭清晰且原子层量级可辨,实现了对生长单体的分选,达到吸附单体的一致和原子级表面平整度,为紫外和深紫外波段内不同单色波长的高精度量子结构备奠定了材料基础。

深紫外(DUV)和极深紫外(EUV)探测器在光刻、天文监测以及国防预警等诸多领域具有非常广阔的应用前景。在适用于DUV和EUV探测的所有宽禁带半导体材料中,碳化硅(SiC) 因其可见光盲、漏电流低和抗辐射性能好等优良特性能而受到了广泛的关注。南京大学王致远做了题为“用于DUV和EUV探测的高性能SiC肖特基势垒光电二极管”的主题报告,结合具体的实验研究,备了一种大尺寸、低漏电的Ni/SiC肖特基二极管,并对其在DUV和EUV波段的光电探测性能进行了表征分析。

 

(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)

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