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刘忠范院士：我国石墨烯玻璃晶圆氮化物质料外延取得“0到1”的原创性突破 |
| 时间：2021-08-02 泉源：科技日报 |
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记者从北京石墨烯研究院获悉 ，，，近期中国科学院院士、北京大学/北京石墨烯研究院院长刘忠范、中科院半导体所研究员刘志强、北京大学物理学院研究员高鹏等相助 ，，，提出了一种纳米柱辅助的范德华外延要领 ，，，使用金属有机化学气相沉积（MOCVD） ，，，国际上首次在玻璃衬底上乐成“异构外延”出一连平整的准单晶氮化镓（GaN）薄膜 ，，，并制备蓝光发光二极管（LED）。。相关效果7月31日揭晓于《科学》子刊《科学·希望》。。 半导体工业是科技自主自强的底层包管。。在全球信息化、5G时代以及新冠肺炎疫情的影响下 ，，，以III族氮化物为代表的先进半导体迎来生长的岑岭期。。一直以来 ，，，我国氮化物焦点质料、器件的原始立异能力较为薄弱 ，，，焦点专利手艺缺乏。。同时 ，，，由于缺乏同质衬底 ，，，氮化物质料一直通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）在蓝宝石、硅、碳化硅等单晶衬底上举行异质外延。。单晶衬底的尺寸、本钱、晶格失配、热失配、导热导电性等限制了氮化物质料的生长。。因此 ，，，挣脱古板衬底限制是氮化物质料制备的瓶颈问题 ，，，也是通过自主立异引领先进半导体工业生长的的要害。。 研究职员巧妙地使用石墨烯解决了该问题。。他们在生长初期 ，，，使用石墨烯的晶格来指导氮化物的晶格排列 ，，，在非晶玻璃上也实现了高质量氮化物的外延。。通常 ，，，玻璃上生长的氮化物上是完全杂乱无序的多晶结构。。石墨烯的晶格指导作用使得玻璃上的氮化物的面外取向完全一致 ，，，面内取向也由通常的随机取向被限制成三种 ，，，从而获得了高质量的准单晶薄膜。。他们进一步生长了蓝光LED结构 ，，，其内量子效率高达48.7%。。别的 ，，，他们充分使用界面处弱的范德华作用力 ，，，将生长的外延结构机械剥离并制备了柔性的LED样品。。据悉 ，，，面向大规模工业应用 ，，，北京石墨烯研究院在玻璃衬底上接纳化学气相沉积 ，，，生长了一系列石墨烯晶圆制备要领 ，，，为氮化物厘革性制备手艺的探索提供坚实基础。。 刘忠范体现 ，，，这一效果是典范的“从0到1”式的原创性突破 ，，，为石墨烯等二维质料的工业化应用提供了新思绪 ，，，有望生长为氮化物厘革性制备手艺 ，，，解决先进半导体生长手艺瓶颈 ，，，在新型显示、柔性电子学等领域具有主要应用远景。。同时 ，，，该手艺通过“异构外延”削弱了氮化物对单晶衬底的依赖 ，，，关于扩泰半导体外延衬底选择规模、富厚半导体异质外延看法、实现面向后摩尔时代的片上物质组装和异构集成 ，，，具有主要意义。。 |
