德國和荷蘭的研究人員已經使用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）來創建AlScN勢壘高電子遷移率晶體管（HEMT）。該團隊還使用氮化硅（SiNx）蓋材料來代替更常見的氮化鎵（GaN），據該團隊所知該材料此前從未被研究過。

　　AlScN的研究工作建立在一篇關于MOCVD增長報告的基礎上，該報告由弗勞恩霍夫應用固體物理研究所（IAF）、INATECH、荷蘭Eurofins材料科學和荷蘭埃因霍溫大學的團隊、德國的弗勞恩霍夫材料與系統微結構研究所（IMWS）共同研究。

　　將鈧引入勢壘增加自發和壓電（應變相關）電荷極化，這使HEMT所基于的GaN二維電子氣（2DEG）通道中的薄層電荷載流子密度達到5倍。研究人員正在開發和部署GaN通道HEMT，用于電動汽車（EV）、可再生能源功率處理、微波無線通信功率傳輸等高功率、高壓和高頻應用。

　　盡管以前用分子束外延（MBE）生長AlScN材料制造HEMT，但MOCVD工藝更適合用于批量生產。將鈧引入MOCVD中的一個問題是潛在前驅體的蒸氣壓低。MOCVD在低壓（40-100mbar）下進行，用氫氣作載氣，生長溫度為1000℃至1200℃。氮源為氨（NH3）。第三類金屬鎵和鋁來自三甲基（TM-）有機物。鈧的前體是三環戊二烯基鈧（Cp3Sc）。硅烷（SiH4）為SiNx帽提供硅。

　　AlScN阻擋層的生長使用了各種連續和脈沖方法。脈沖方法包括將金屬電源與5s Cp3Sc和2s TM-Al交替使用。

　　該實驗使用100mm藍寶石襯底和4H碳化硅（SiC）進行某些實驗，尤其是在晶體管制造階段。

　　HEMT由鈦/鋁歐姆源極-漏極觸點和離子注入設備隔離組成。研究人員稱，SiNx鈍化技術實現了“低電流擴散和熱穩定性”。柵極設計為低電容，以改善高速操作。

　　氮化硅用于覆蓋AlScN勢壘層。在AlGaN晶體管中，經常使用GaN帽，但是在AlScN的情況下，發現這種帽很難生長，會出現“3d島”，這對保護和鈍化AlScN的能力產生了不利影響。根據原子力顯微鏡（AFM）測量，在1000°C下生長的材料中，發現AlScN上的GaN帽的均方根粗糙度為1.5nm，而SiNx的均方根粗糙度為0.2nm。

　　用于HEMT的材料在9.5nm AlScN阻擋層中包含約14％的Sc。SiNx帽為3.4nm。生長溫度為1100°C，使用連續供應的前體進行AlScN沉積。襯底是4H SiC。還生長并制造了具有3nm SiNx帽的比較5.6nm AlN勢壘器件。

　　通過比較發現具有AlScN勢壘的HEMT的性能與具有AlN勢壘的器件相當，AlScN HEMT的性能低于理論預期。研究人員表示，兩種樣品中遷移率較低的主要原因可能是界面質量差和原子之間的相互擴散，從而導致合金散射，影響HEMT異質結構的遷移率，并補充說AlScN HEMT已經優于標準AlGaN HEMT。