无缓冲层直接键合GaN/Si异质结构的层间微观结构与残余应力调控
材料科学
2023-03-08 v1 应用物理
摘要
GaN与Si的直接集成可为低成本、大规模和高功率器件应用带来巨大潜力。然而，由于二者存在较大的晶格和热膨胀系数失配，在不使用厚应变释放缓冲层的情况下直接在Si上生长GaN仍具挑战性。本工作通过表面活化键合（SAB）在室温下成功制备了无任何缓冲层的GaN/Si异质界面。借助微拉曼光谱和透射电子显微镜，系统研究了GaN/Si异质结构的残余应力状态和界面微观结构。与通过MOCVD在Si上生长的GaN层中存在的较大压应力相比，通过SAB键合到Si上的GaN层中观察到显著弛豫且均匀的小拉伸应力；这主要归因于键合界面处形成的非晶层。此外，发现适当的退火可显著调控键合GaN/Si异质界面的界面微观结构和应力状态。本工作向将GaN高质量薄界面直接集成到现有Si CMOS技术迈进重要一步，并为GaN电子器件的晶圆级低成本制造带来巨大前景。
引用
@article{arxiv.2302.01525,
title = {Tuning the Interlayer Microstructure and Residual Stress of Buffer-Free Direct Bonding GaN/Si Heterostructures},
author = {Yan Zhou and Shi Zhou and Shun Wan and Bo Zou and Yuxia Feng and Rui Mei and Heng Wu and Pingheng Tan and Naoteru Shigekawa and Jianbo Liang and Martin Kuball},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.01525},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 3 figures