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Homoepitaxial growth of 3-inch single crystalline AlN boules by the physical vapor transport process

材料科学 氮化物 结晶度 氮化镓 单晶 光电子学 复合材料 纳米技术 结晶学 图层(电子) 化学
作者
Qikun Wang,Dan Lei,Jiali Huang,Xueqing Sun,Dabing Li,Zhiyuan Zhou,Liang Wu
出处
期刊:Frontiers in Materials [Frontiers Media SA]
卷期号:9 被引量:2
标识
DOI:10.3389/fmats.2022.1128468
摘要

Single crystalline aluminum nitride (sc-AlN or AlN) boules with a diameter of 3-inch (Φ76 mm) were successfully prepared by the physical vapor transport (PVT) process. The initial homoepitaxial growth run was performed on an aluminum nitride seed sliced from a Φ51 mm aluminum nitride boule, and diameter enlargement was conducted iteratively via the lateral expansion technique until a Φ76 mm boule was achieved. During the diameter expansion growth runs, the crystal shape transitioned from a hexagonal pyramid to a cylindrical pyramid. After the standard slicing and wafering processes, the as-obtained substrates were characterized by high-resolution X-ray diffraction (HRXRD), preferential chemical etching, and optical spectroscopy. The characterization results revealed that the aluminum nitride substrates showed good crystallinity and excellent UV transparency, although a slight quality deterioration was observed when the crystal size was expanded from Φ51 to Φ76 mm, while the deep-UV (DUV) transparency remained very similar to that of the aluminum nitride seeds. The Φ76 mm aluminum nitride boules obtained in this study are an important milestone towards achieving Φ100 mm (4-inch) aluminum nitride, which are essential for the rapid commercialization of deep-UV optoelectronics and ultra-wide bandgap (UWBG) electronics.
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