硅业在线赢硅网9月16日讯  从中科院苏州纳米技术与纳米仿生所(下称“中科院苏州纳米所”)获悉，苏州纳米所研究员杨辉团队在硅上研制出第三代半导体氮化镓基激光器。这是世界上第一支可在室温下连续工作的硅衬底氮化镓基激光器。相关研究成果于8月15日在线刊登在国际学术期刊《自然·光子学》(Nature Photonics)杂志上。

　　以氮化镓(GaN)、氮化铝为代表的第三代半导体材料(下称“III-V族氮化物材料”)近年来成为半导体新宠。III-V族氮化物材料是一种直接带隙材料，具有禁带宽度宽、化学稳定性强、击穿电场高以及热导率高等优点，在高效发光器件以及功率电子器件等领域有着广泛的应用前景，近年来已成为一大研究热点。

　　目前几乎所有的氮化镓基激光器均是利用昂贵的自支撑氮化镓衬底进行制备，限制了其应用范围。在硅衬底上制备InGaN(氮化铟镓)基激光器，将有效降低其生产成本，从而进一步推广其应用。基于硅衬底具有良好的稳定性和导热性，且具有原材料成本低廉、晶圆尺寸大等优点，在硅上制备氮化镓成为业界的追求。但由于氮化镓材料与硅衬底之间存在着巨大的晶格常数失配和热膨胀系数失配，直接在硅衬底上生长氮化镓材料会导致氮化镓薄膜位错密度高并且容易产生裂纹。

　　此前，晶能光电孙钱等人大胆创新并利用多层AlGaN(氮化铝镓)缓冲层技术，利用高温外延生长时建立起来的压应力抵消降温过程中应热膨胀系数的差异而引起的张应力，从而避免了氮化镓薄膜中龟裂的产生，实现了在硅衬底上生长出高质量无裂纹的氮化镓。其参与的“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目(简称“硅衬底项目”)获得2015年国家技术发明一等奖。彼时，有业内人士接受采访时表示，硅基氮化镓在硅光子、传感器、功率器件、RF射频等领域都具有广泛的应用需求。

　　杨辉领导的III族氮化物半导体材料与器件研究团队，采用AlN/AlGaN缓冲层结构，有效降低位错密度的同时，成功抑制了因硅与GaN材料之间热膨胀系数失配而常常引起的裂纹，在硅衬底上成功生长了厚度达到6微米左右的InGaN基激光器结构，并通过器件工艺，成功实现了世界上首个室温连续电注入条件下激射的硅衬底InGaN基激光器，激射波长为413nm，阈值电流密度为4.7 kA/cm2。

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