弗劳恩霍夫应用固体物理研究所（Fraunhofer IAF）在半导体材料领域的突破性研究成果。研究人员通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）工艺成功制备并表征了一种新型半导体材料——氮化铝钇（AlYN）。该材料具有优异的材料特性，特别是其与氮化镓（GaN）的适应性，使其在信息和通信技术中用于高频和高性能电子器件方面具有巨大潜力。
AlYN由于其出色的材料特性引起了全球研究团队的兴趣，但该材料的生长一直是一个挑战。以前，AlYN只能通过磁控溅射沉积，现在Fraunhofer IAF的研究人员首次成功使用MOCVD技术制备AlYN。研究表明，AlYN具有铁电性和与GaN的良好适配性，特别是在高频和高性能电子器件中的应用前景广阔。研究人员还首次沉积了具有精确可调钇浓度的AlYN/GaN异质结构，并观察到优异的结构质量和电学性能。新型异质结构的钇浓度高达16%。
AlYN的纤锌矿晶体结构使其可以很好地与GaN的纤锌矿结构匹配，AlYN/GaN异质结构有望提高半导体元件的性能和可靠性。研究人员还在这些异质结构中观察到出色的二维电子气（2DEG）特性。研究结果显示，在约8%的钇浓度下，AlYN/GaN异质结构表现出最佳的二维电子气特性。
材料表征结果还表明，AlYN可以用于高电子迁移率晶体管（HEMTs）。研究人员在低温下观察到电子迁移率显著提高（在7K时超过3000 cm²/Vs）。研究团队在展示制造所需的外延异质结构方面已经取得了重大进展，并继续探索这种新型半导体用于HEMTs的开发。研究人员对工业应用也持乐观态度：他们在4英寸碳化硅基板上生长的AlYN/GaN异质结构中，展示了这些异质结构的可扩展性和结构均匀性。在商业MOCVD反应器中成功制备AlYN层，表明可以在更大的MOCVD反应器中扩大到更大的基板。这种方法被认为是制造大面积半导体结构的最有效方法，突显了AlYN在半导体器件大规模生产中的潜力。
由于其铁电性，AlYN非常适合用于开发非易失性存储器应用，特别是在需要可持续和高效能数据存储的领域，如数据中心。AlYN的工业应用面临的主要挑战是其易受氧化影响，这影响了其在某些电子应用中的适用性。研究人员提出未来需要探索减少或克服氧化的策略，以确保AlYN在电子应用中的广泛使用。未来，探索减少或克服氧化的策略将非常重要。高纯度前驱体的开发、保护涂层的使用或创新的制造技术可能对此有所帮助。
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