科创中国

2英寸GaN单晶HVPE生长研究及产业化项目，采用自主研发的HVPE单晶生长设备，可小批量60片/月，经国内检测机构数据显示错位密度达到107cm-2。 本项目以具有重要应用背景 GaN 晶体为研究对象， 采用新型减薄-金属键合籽晶和多孔结构籽晶进行GaN 外延生长，重点解决 GaN 晶体生长过程中的应力及开裂难题、衬底分离难题，生长出高质量 2 英寸GaN 单晶衬底，并获得成熟稳定的生长工艺。在已有的 GaN 衬底加工技术基础上，进一步保证加工的稳定性和成品率，进一步减小GaN衬底表面的亚损伤层， 使衬底达到开盒即用的标准 , 能够满足大功率器件外延衬底的要求。

（1）自行设计并制备了 GaN 晶体生长设备，具有生长成本低，生长速度快等特点，可生长大面积、高质量的 GaN 晶体。 （2）发明了减薄-金属键合籽晶技术，该技术削弱了晶格失配和热失配对 GaN 单晶的影响； 同时由于键合金属层提供了一种柔性缓冲层，既能有效阻止籽晶发生开裂，又显著减小了 GaN 单晶的应力。 （3）发明了新型高温烧结多孔籽晶技术，使用该技术能够有效降低 GaN 晶体中的位错密度并容易制得自剥离无应力的 GaN 晶体， 该方法简单、成本低且易于工业化生产将会大大加快GaN 晶体的产业化进程。 （4）采用先进的衬底加工技术，能够有效降低晶片表面粗糙度，加工精度高，重复性好，能够满足大功率器件外延衬底的要求。

本项目生产研发的GaN单晶制备技术处于国内领先水平，使国内在制备GaN 单晶衬底技术又向前迈进了一步，为第三代半导体材料的发展作出了贡献，也为后期产业化打下了坚实的基础。可广泛用于国防军工、航空航天、微波通信、轨道交通、高端装备、智能电网等众多领域，是支撑5G通信、轨道交通、新能源汽车等产业发展的核心关键材料。由于直接带隙宽，GaN可用来制作蓝光LED及蓝/紫LD，在全彩显示、半导体照明、数据存储等方面具有良好的发展前景。

山东大学晶体材料研究所的研究始于1958年，1978年正式成立山东大学晶体材料研究所。1987年以晶体所为依托单位建成了山东大学晶体材料国家重点实验室。晶体所是我国研究与发展晶体材料的重要基地，它致力于功能晶体材料的生长和性能研究。研究所依托晶体材料国家重点实验室，由材料科学与工程、物理学、化学三个一级博士学位授予点学科支撑， 拥有材料学、凝聚态物理两个国家级重点学科和博士后流动站，为研究生的培养搭建了跨学科的平台。主要研究领域包括：新功能晶体的探索和研究， 薄膜晶体材料的生长和研究，晶体生长基本过程的研究，以及相应产品的开发

本项目研究成功的生产的GaN单晶产品在性能方面已经达到国外技术水平，并填补国内空白。经检测可以满足市场应用要求，项目产品质量达到国内领先水平。
    在民用军用科技领域的重要应用，迫切需要具有自主知识产权高质量 GaN 晶体生长技术，为我国光电子和微电子技术的发展作出积极的贡献。
    具有广阔的市场前景。

目前处于何种研发阶段： ☒研发 ☐小试 ☐中试 ☐小批量生产 ☐产业化； 样机： ☒ 有 ☐无 其他：□如选择“其他”，请说明：。

已投入成本： 300000 元。

推广应用情况：已用于学术研究。转化方式：转化方式：合作开发、技术转让、技术许可、技术参股、采购合同、买卖合同。