研究人員一直在尋求方法來改善藍(lán)寶石上氮化鋁（AlN）的生長(zhǎng)質(zhì)量，以期將其應(yīng)用于電子產(chǎn)品。除了電擊穿之前的高臨界場(chǎng)外，AlN的高導(dǎo)熱性能夠改善集成電路的熱管理，高臨界場(chǎng)可實(shí)現(xiàn)更快、更節(jié)能和更緊湊的功率開關(guān)器件。

　　為了利用超寬帶隙AlN的增強(qiáng)臨界電場(chǎng)特性，減少因晶體缺陷引起的潛在泄漏至關(guān)重要。目前，AlN模板的質(zhì)量相對(duì)較差，其線程位錯(cuò)密度約為10⁸-10¹⁰/cm²。研究人員在成核生長(zhǎng)后使用1700°C的高溫退火來顯著提高AlN /藍(lán)寶石模板的晶體質(zhì)量。

　　先用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)了300nm AlN成核層。將樣品成對(duì)裝入AlN表面彼此面對(duì)的退火爐中。退火溫度在1670-1730℃的范圍內(nèi)。該處理在500Torr壓力下的氮?dú)夥諊羞M(jìn)行。退火后，使樣品進(jìn)一步經(jīng)受1200°C AlN再生長(zhǎng)，形成1-2μm的層。在再生過程中氮/鋁比為150，即富氮。

　　在所有樣品中，（002）X射線衍射峰均因再生長(zhǎng)而增加。再生長(zhǎng)2μm后峰的樣品FWHM為174arcsec。相比之下，（102）峰值FWHM傾向于隨著再生長(zhǎng)而降低，最顯著的是隨著生長(zhǎng)的樣品減少到約534arcsec。在1730°C退火后，長(zhǎng)大后的（102）峰半峰寬為255arcsec。

　　使用原子力顯微鏡（AFM）進(jìn)行的表面檢查顯示，退火后的樣品具有更明顯的原子臺(tái)階。這樣的步驟可以改善再生過程。初生和1670°C-1730°C退火時(shí)的均方根（RMS）粗糙度值按溫度升高的順序依次為0.74nm、0.27nm、0.32nm和1.4nm。

　　在260-270nm深紫外區(qū)，退火樣品的透射率比生長(zhǎng)的樣品高3-4％。可能是由于退火后AlN的重結(jié)晶，導(dǎo)致了更好的透射率。