研究前沿：Nano-Micro Lett.-柔性异质结高迁移率晶体管HEMT-压电电子学调控

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AlGaN/GaN异质结高迁移率晶体管(HEMT)，具有较高的二维电子气(2DEG)、耐高温、优异的功率特性等特点，是第三代半导体技术领域发展和技术革新的焦点之一。今年，中科院北京纳米能源所王中林院士、华南师大王幸福研究员及广东省科学院半导体研究所张康高级工程师等开展合作，在Nano-Micro Letters上发文，报道了通过设计特定的外延结构，提供了一种绿色的、低廉的加工技术——电化学腐蚀法，剥离出牺牲层以上的AlGaN/AlN/GaN，实现了刚性衬底的剥离，并制备出大面积(>2 cm²)柔性HEMT阵列器件。同时，将器件与柔性衬底键合，引入压电电子学效应进行电学和热学性能的调控。

利用高效且便捷的电化学剥离方法，制备了大面积(>2 cm²)无损的柔性HEMT阵列薄膜。通过引入压电电子学效应调控2DEG和声子的物理特性，实现了对器件电学和热学性能的调控。

采用金属有机气相外延技术(MOCVD)的方法制备了外延结构，在AlGaN/AlN/GaN目标层下方，设计高掺杂的GaN层(Si掺杂，n⁺-GaN)，使得该层电导率较大，可作为电化学过程中的牺牲层被选择性腐蚀。图为AlGaN/AlN/GaN异质结外延结构的制备及表征。

利用电化学腐蚀的方法，在不损害晶体质量的前提下从蓝宝石衬底上剥离出AlGaN/AlN/GaN HEMTs，并与柔性PET衬底低温键合，快速高效地完成刚性器件到柔性器件的转换。利用AlGaN/AlN/GaN结构制备HEMT压电电子学器件。

剥离前后晶体质量的变化，在剥离转移到PET衬底后(002)和(102)晶向半峰宽FWHM的降低，表明了牺牲层剥离后晶体质量的提升，同时证明牺牲层的设置并未影响目标层的晶体质量。目标层释放后，晶体质量显著提升，证明了电化学剥离的必要性和成功性。随后通过测试，证明转移后HEMTs器件具有的优异的电学特性。栅压为0 V时，器件达到最大饱和电流105.67 mA/mm，阈值电压Vth=-2.38 V，跨导Gm=27.17 mS/mm。

文献链接：https://doi.org/10.1007/s40820-021-00589-4

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/dQlf5iYQkqtKFzf3hnNcTg

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