GaN|美国乔治亚理工大学研制出可将氮化镓气体传感器转移至多种衬底的新制造技术，大幅降低制造成本，满足多种应用

近日，美国乔治亚理工大学研制出新的制造技术，可将在蓝宝石衬底上生长的氮化镓（GaN）气体传感器转移到金属或柔性聚合物支撑材料上，大幅降低制造成本，满足从可穿戴设备到车辆引擎的多种应用。使用新工艺制造的传感器能够以十亿分之一的水平检测出氨气，以及区分多种含氮气体。

图为晶圆级AlGaN/GaN气体传感器正在进行测试

技术核心

在该工艺中，研究人员在约1300摄氏度的高温下，使用金属有机气相外延（MOVPE）在2寸蓝宝石晶圆上生产出单层一氮化硼（BN）。然后在1100摄氏度的高温下，使用MOVPE在单层BN上继续生长氮化镓铝（AlGaN）。由于BN的晶体特性，器件通过弱范德华力连接在衬底上，用机械剥离方法即可克服。这些器件能够在不引入破裂和缺陷的前提下转移到金属或柔性聚合物等其他衬底上，蓝宝石晶圆可再用于生长更多的传感器。研究团队表示，基于MOVPE的制造步骤，可减少传感器和其他光电器件的成本。

主要成果——衬底灵活选择

截止到目前，研究人员已将传感器转移到的铜箔、铝箔和聚合物材料上。研究人员表示，将GaN传感器转移到金属箔和柔性聚合物上，可使其对氮氧化合物的敏感度提升一倍，并将反馈时间缩短为1/6。Ougazzaden教授说：“我们不仅在衬底上可以灵活选择，还可通过转移到带有合适特性的不同衬底来改进器件性能。衬底特性的不同也会带来性能的不同。”

主要成果——区分多种气体

在功能方面，这些器件能够区分一氧化氮、二氧化氮和氨气。研究人员下一步将研究能够检测包括氧气和二氧化氮在内的其他气体的传感器。

主要成果——高密度集成

由于器件尺寸大约为100×100μm，可将检测多种气体的传感器集成在一起。Ougazzaden教授说：“我们不仅可在气体间做出区分，因为器件非常小，我们还可以使用传感器阵列同时检出所有气体。”

自评

Abdallah Ougazzaden教授解释道：“在机械上，我们只是从衬底上剥离了器件，类似于剥洋葱。我们可以将该层放到另一个支撑层上，该层可以是柔性、金属或塑料。该技术为新功能、新器件和其商业化开启了大量功能。”