基于范德华外延氮化物剥离转印的研究

基于范德华外延氮化物剥离转印的研究摘要第三代半导体氮化物材料（GaN、AlN、InN及其合金）因其优异的物理性能在光电器件和功率电子领域具有重要应用。然而，氮化物异质外延面临的晶格失配与热失配问题，以及难以从生长衬底上剥离转移的困境，严重制约了其在柔性电子和异质集成领域的发展。范德华外延技术的出现为解决上述问题提供了全新思路——利用二维材料表面无悬挂键的特性，实现氮化物薄膜的低应力外延生长，并借助二维材料层间弱相互作用实现高效剥离转印。本文系统综述了范德华外延氮化物剥离转印技术的研究进展，从准范德华外延的界面物理机制出发，深入分析了界面原子构型对晶格极性的调控原理，详细阐述了基于二维材料释放层的应力诱导剥离与干法转印关键技术，并通过第一性原理计算和有限元模拟给出了完整的理论分析代码与实验流程。研究表明，通过合理设计二维材料与氮化物的界面原子构型，结合应力工程优化，可以实现高质量氮化物薄膜的无损剥离与转印，为柔性光电器件和异质集成技术的发展奠定基础。关键词：范德华外延；氮化物半导体；剥离转印；二维材料；界面调控；柔性电子1 引言1.1 研究背景与意义以氮化镓（GaN）、氮化铝（AlN）和氮化铟（InN）为代表的Ⅲ族氮化物半导体，因其禁带宽度在0.64~6.2 eV范围内连续可调、高击穿电场、高电子饱和速率及优异的抗辐射能力，已成为继硅和砷化镓之后的第三代半导体核心材料。基于氮化物的发光二极管（LED）、激光二极管（LD）、高电子迁移率晶体管（HEMT）等器件，在固态照明、