氮化鎵（GaN）是一種寬頻隙化合物半導(dǎo)體材料（禁帶寬度為3.4eV），具有發(fā)射藍(lán)光、高溫、高頻、高壓、大功率和耐酸、耐鹼、耐腐蝕等特點(diǎn)，是繼鍺、矽和砷化鎵之後最主要的半導(dǎo)體材料之一，常用來(lái)製作發(fā)光二極體。氮化鎵基發(fā)光二極體在光學(xué)存儲(chǔ)、鐳射列印、高亮度發(fā)光二極體以及無(wú)線基站等應(yīng)用領(lǐng)域具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
矽和砷化鎵分別為傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料第一代、第二代的代表。它們的發(fā)展推動(dòng)了微電子技術(shù)、光電子技術(shù)的發(fā)展，以此為基礎(chǔ)的資訊技術(shù)給人類(lèi)社會(huì)和生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。但由於材料本身的限制，第一代、第二代半導(dǎo)體材料只能在 200℃以下的環(huán)境中工作，而且抗輻射、耐高壓擊穿性能以及發(fā)射可見(jiàn)光波長(zhǎng)範(fàn)圍都不能完全滿(mǎn)足現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展對(duì)高溫、大功率、高頻、高壓以及抗輻射、能發(fā)射藍(lán)光的新要求。在這種情況下，新型電子器件材料的選擇推出了以GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料。
GaN作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，具有禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、飽和電子遷移速率高、熱導(dǎo)率大、介電常數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)，以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，適合製作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件，與製作藍(lán)、綠和紫外發(fā)光器件和光探測(cè)器件。
但缺乏合適的襯底材料一直是GaN行業(yè)發(fā)展的瓶頸。目前常用的襯底材料為藍(lán)寶石，由於它的晶格失配為13%，熱失配34%，所以會(huì)使GaN外延層存在嚴(yán)重的品質(zhì)問(wèn)題，如雜質(zhì)含量高、位元錯(cuò)密度大、缺陷多、晶體完整性差等。
