氮化镓(GaN)半导体现在可以在没有氨的情况下生长，氨是一种有毒的化学物质，在释放到大气中之前需要一个复杂的解毒系统。这项新技术不仅更环保，而且可以以更低的成本高效、高质量地生长晶体。

科学家们可以更有效地制造半导体，同时减少对原材料和电力的需求。来自日本名古屋大学的研究人员领导了这项研究，该研究发表在《科学报告》上。

氮化镓是一种由镓(Ga)和氮(N)组成的化合物，起到半导体的作用。GaN半导体广泛应用于移动基站、快速充电电源适配器、微波和毫米波通信、成像、射电天文学、功率开关和雷达系统，包括军事系统，因为它们能够处理高电压和高电流。

商业化生产氮化镓薄膜最常用的技术是金属有机化学气相沉积(MOCVD)，它使用氨(NH3)气体作为氮的来源添加到镓中。然而，在这个过程中氨被分解的速率，即分解效率，是非常低的。

“因此，大量消耗氨是必要的，”相应的研究员阿伦·达西扬说。

“氨是一种非常有毒和腐蚀性的气体，如果吸入，会对眼睛、皮肤和呼吸系统造成严重损害。因为氨的毒性很大，所以很多氨必须被解毒并处理掉，这需要大量的能量。这是很大一部分，高达总生产成本的一半。”

为了生产活性氮，由名古屋大学cLPS系的Masaru Hori教授和Kenji Ishikawa教授领导的研究小组与Dhasiyan博士一起，通过向其中一个电极施加非常高频的功率(100兆赫)，激活了大气中现成的气体氮气。

利用这项专利技术，该团队开发了用于半导体器件的低成本、高质量的氮化镓材料。“我们的方法，被称为REMOCVD方法，解决了氮化镓生长的三个问题，”Dhasiyan解释说。

“它可以在较低的温度下生长GaN半导体(约800°C，而不是超过1,150°C);采用氮气和氢气代替氨气，节约原料，降低生产成本;而且还减少了从氨中提取氮的步骤，使该过程在较低温度下更快。”

他们的新晶体生长方法将取代传统的方法，因为它易于工业化，并且生产出杂质较少的GaN半导体。该团队希望新技术的发展能够增强低功耗GaN半导体器件，从而产生更高效的功率器件。

目前，用于功率器件和低成本led的应用需要150-300 mm大直径基板的工业设备。该团队安装了一个直径300毫米的REMOCVD系统，以测试大规模生产。他们相信，利用REMOCVD方法获得的高生长速率和晶体质量将很快取代MOCVD方法。

“在cLPS，我们已经使用REMOCVD方法生长了氮化镓、氮化铝、氮化铟和氮化铝铟层，并发现在比MOCVD方法低得多的温度下生长所有这些常用的半导体材料非常有效，而不使用任何氨气，”Dhasiyan说。

“最令人兴奋的是，晶体质量和生长速度接近MOCVD，因此我们可以享受相同水平的质量，同时减少对环境的影响。”

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