lN材料是Ⅲ族氮化物,具有0.7~3.4eV的直接带隙,可以广泛应用于光电子领域。与砷化镓等材料相比,覆盖的光谱带宽更大,尤其适合从深紫外到蓝光方面的应用,同时Ⅲ族氮化物具有化学稳定性好、热传导性能优良、击穿电压高、介电常数低等优点,使得Ⅲ族氮化物器件相对于硅、砷化镓、锗甚至碳化硅器件,可以在更高频率、更高功率、更高温度和恶劣环境下工作,是最具发展前景的一类半导体材料。
AlN材料具有宽禁带(6.2eV),高热导率(3.3W/cm·K),且与AlGaN层晶格匹配、热膨胀系数匹配都更好,所以AlN是制作先进高功率发光器件(LED,LD)、紫外探测器以及高功率高频电子器件的理想衬底材料。
近年来,GaN基蓝、绿光LED、LD、紫外探测器以及大功率高频HEMT器件都有了很大发展。在AlGaNHEMT器件方面,AlN与GaN材料相比有着更高的热导率,而且更容易实现半绝缘;与SiC相比,则晶格失配更小,可以大大降低器件结构中的缺陷密度,有效提高器件性能。AlN是生长Ⅲ族氮化物外延层及器件结构的理想衬底,其优点包括:与GaN有很小的晶格失配和热膨胀系数失配;化学性质相容;晶体结构相同,不出现层错层;同样有极化表面;由于有很高的稳定性并且没有其它元素存在,很少会有因衬底造成的沾污。AlN材料能够改善器件性能,提高器件档次,是电子器件发展的源动力和基石。
目前国外在AlN单晶材料发展方面,以美国、日本的发展水平为最高。美国的TDI公司是目前完全掌握HVPE法制备AlN基片技术,并实现产业化的唯一单位。TDI的AlN基片是在〈0001〉的SiC或蓝宝石衬底上淀积10~30μm的电绝缘AlN层。主要用作低缺陷电绝缘衬底,用于制作高功率的AlGaN基HEMT。目前已经有2、3、4、6英寸产品。日本的AlN技术研究单位主要有东京农工大学、三重大学、NGK公司、名城大学等,已经取得了一定成果,但还没有成熟的产品出现。另外俄罗斯的约菲所、瑞典的林雪平大学在HVPE法生长AlN方面也有一定的研究水平,俄罗斯NitrideCrystal公司也已经研制出直径达到15mm的PVTAlN单晶样品。