行业 | 高功率紫外LED的“最佳拍档”，AIN衬底近半年动作不断

为了得到光电性能更佳的外延片，衬底材料的选用对于 UV LED的外延质量具有重要意义。

相较于常用的蓝宝石、硅等其他类型衬底，AIN单晶衬底具有良好的导热性能，且其与高Al组分AlGaN材料之间的晶格失配较小，外延生长时材料缺陷密度低，是制备大电流、高功率、长寿命UVC-LED芯片及深紫外激光器的理想衬底材料。

目前物理气相传输法（PVT）即在高温区将材料升华，然后输送到冷凝区使其成为饱和蒸气，经过冷凝成核而长成晶体，是制备AlN单晶衬底的最有效方法之一。

据了解，关于其的研究从1960年代开始，目前尚存较多的技术问题，因为AlN单晶生长技术进展非常缓慢，AlN同质外延生长工艺仍面临众多挑战，如在外延迭代过程中，必须同时掌握诸如热场优化、原料杂质控制、高质量籽晶获取、小籽晶加工与固定及初始形核生长、寄生形核、缺陷增殖与极性控制等一系列关键技术问题。

据了解，目前全球有能力生长出2英寸AlN单晶的企业、研发机构极其有限，如Crystal IS、中国电子46所、奥趋光电、HexaTech等。在2021年10月，松山湖材料实验室第三代半导体团队和北京大学物理学院宽禁带半导体研究中心王新强教授团队共同研制出4英寸无开裂高质量氮化铝单晶模板。

据行家说UV不完全梳理，AlN衬底这半年来动作不断。

2022年10月，HexaTech宣布加速其直径为100毫米的单晶氮化铝（AlN）衬底产品开发计划。其副总裁Gregory Mills更表示：“100毫米直径AlN产品旨在支持快速扩大的深紫外光电子商业市场，以及新兴的基于AlN的功率和射频器件开发工作的需求。这种能力不仅将大幅提高单位面积的价值，从而降低器件成本，而且还将与已经以100毫米运行的现有客户生产线很好地集成”。

2022年11月，科技部公布了“十四五”国家重点研发计划重点专项立项信息，北京大学、奥趋光电等10家单位参与的国家重点研发计划重点专项“氮化铝单晶衬底制备和同质外延关键技术”获批立项。

2022年12月，奥趋光电宣称实现氮化铝（AlN）晶体从 2 英寸到 3 英寸的迭代扩径生长，制备出了直径达 76 mm 的铝极性AlN单晶锭及3英寸衬底样片。

2022年12月，中国电子科技集团公司第四十六研究所宣称近年来在高质量AlN籽晶培育、传热传质动态控制、长时间稳定生长等方面取得了重要突破，生长的AlN单晶结晶质量得到了大幅度提升。目前，中国电科四十六所可以稳定制备1英寸及2英寸高质量AlN单晶衬底，同时探索更大尺寸单晶的生长工艺。

2023年4月，由北京大学、奥趋光电等10家单位牵头的“AlN 单晶衬底制备和同质外延关键技术（共性关键技术类）” 项目正式启动。