深圳平湖实验室赵双博士在Material Science in Semiconductor Processing发表科研成果

深圳平湖实验室分析检测中心赵双博士及相关作者近期在《Material Science in Semiconductor Processing》期刊上发表题为“A Comparative Study of Threading Dislocations in AlGaN/GaN Heterostructures Grown on Si Substrates with Different Buffer Structures”的文章。

如何对GaN异质外延缺陷密度及类型进行快速、全面、准确地表征分析一直是业界的难题之一。该论文综合采用电子通道衬度成像（ECCI）、缺陷选择性刻蚀、高分辨X射线衍射（HRXRD）、透射电镜（TEM）等技术，对两种不同缓冲层工艺的GaN-on-Si异质外延样品的贯穿位错密度、类型辨别展开了对比性的分析研究。该研究通过结合自行开发的位错自动算法识别技术，构建了一套快速、全面、准确的位错评估方法和框架。此外，联合技术表征结果表明，本工作中的超晶格缓冲层样品相比于渐变AlGaN缓冲层样品具有更低的近表面贯穿位错密度，XTEM结果揭示了其源于前者更优异的位错阻挡能力。本工作为GaN-on-Si功率器件及其他异质外延体系的位错表征提供了解决方案，具有较高的方法指导意义和实用价值。

图1. 超晶格（图c）和渐变AlGaN（图d）缓冲层的GaN-on-Si外延样品在双束条件下表征得到的电子通道衬度成像（ECCI）图

图2. 基于卷积核的贯穿位错自动算法识别和统计

图3. 通过非共轭双束条件下ECCI像黑白衬度（B-W contrast）向量变化分析，识别不同贯穿位错（TED，TSD，TMD）类型及比例统计

期刊简介：

《Materials Science in Semiconductor Processing》是由Elsevier Ltd出版的英文国际期刊。该期刊专注于半导体功能材料与器件的加工、应用及理论研究，核心领域涵盖（光）电子学、传感器、探测器、生物技术和绿色能源，尤其关注微电子、能源转换与存储、通信、纳米薄膜技术、化学沉积、异质结构及量子器件等前沿方向。其特色在于提供跨学科研究的独特论坛，内容涉及亚微米器件光刻、蚀刻、离子注入、缺陷演化、气相沉积、晶体生长机制等半导体加工关键技术，2025年最新影响因子为4.6。