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氮化镓电子迁移晶体管（GaN HEMT）是一种高频率低噪声的场效应晶体管（FETs）。因此，其在高功率高频率场景（诸如，高速无线通信、功率开关设备和功率放大器）中得到了广泛应用。电子迁移晶体管的原理在于利用异质结构，即两种不同半导体材料（通常为氮化镓和铝氮化镓（AlGaN））之间形成的结果。该结构形成称为二维电子气（2DEG）的狭窄区域，电子在该区域内具有极高的迁移率，从而实现了的高频性能。

钪铝氮化物作为一种能够进一步提升氮化镓电子迁移晶体管性能的新型屏障材料而备受关注。钪铝氮化物展现出较高极性，增加了二维电子气区域中的电子密度。此外，钪铝氮化物的铁电性质使得其同时适合作为铁电场效应晶体管中的铁栅极材料。这种栅极能够实现对二维电子气区域的动态控制，为氮化镓基器件功能的多样化提供了潜力。在氮化镓上生长钪铝氮化物层的传统方法需要复杂的技术和高温。相比之下，溅射是一种有前途的替代工艺，设备配置简单并且处理温度较低。然而，使用溅射工艺在氮化镓上生长钪铝氮化物的研究仍然有限，生长温度对电学性能和结构性能的影响尚不明确。

在日本东京科学大学（TUS）材料科学与技术系副教授Atsushi Kobayashi领导的研究团队近期开展的一项研究中，研究人员成功利用溅射工艺在氮化镓/铝氮化镓异质结构上生长出了钪铝氮化物薄膜，并探讨了生长温度对钪铝氮化物能的影响。Atsushi Kobayashi 教授解释道：“与昂贵且复杂的沉积技术相比，广泛应用于电子制造的溅射技术能够实现钪铝氮化物薄膜的低成本大规模生产，大幅降低高性能器件的获取难度”。相关研究成果已于2025年8月7日发表于《APL Materials》期刊。

研究人员通过溅射工艺，在不同温度下，在氮化镓/铝氮化镓异质结构上外延生长了含10%钪的钪铝氮化物薄膜。随后，利用原子显微镜（础贵惭）和高能电子衍射技术对薄膜结构进行了分析。分析结果显示，即使在低至250°颁的温度下也能成功实现生长，且薄膜表面的平整度随温度的升高而改善。值得注意的是，在750°颁下生长的样品中能够观察到明显的阶梯式表面结构，这表明其结构质量较高。

Atsushi Kobayashi 教授强调：”本研究的发现突显了生长条件在钪铝氮化物薄膜的溅射外延中的关键作用。更重要的是，研究证明了溅射工艺能够在氮化镓上生长高质量钪铝氮化物层，为氮化镓电子迁移晶体管的商业化提供了切实可行的路径。这种晶体管有广泛地应用范围，是开发高效节能设备（包括电动汽车、航天器）的关键，进而推动可持续发展的未来。”

来源：everything RF