GaN极化理论重大更新，教科书要改写？

近日，在美国密歇根大学研究团队的主导下，氮化镓极化理论从传统的极化概念更新为现代极化理论（MTP），为氮化镓的电子性能优化提供了新的理论基础。

具体来看，美国密歇根大学的研究人员通过更新模型，重新审视了氮化镓的极化特性。通过将层状六角结构作为参考来计算III族氮化物的极化常数，缩小了极化在氮化镓半导体中的实验与理论之间的差距，这为开发更小、更快、更高效的电子设备铺平了道路。

最新的实验发现，氮化镓的自发极化比以往理论预测的要大得多（约10倍），并且方向相反。这一发现归功于采用了正确的参考结构，即六角参考结构，而不是之前的六方纤锌矿结构。

实验结果与新理论模型的一致性，标志着我们在理解氮化镓极化特性上迈出了坚实的一步，将为优化半导体器件的电子特性提供了新的思路。

在TMAH中蚀刻后，在M极性GaN上生长了100 nm ScAlN。首先用不同的电压对电容器进行极化，然后用HF去除电极，然后进行TMAH蚀刻以检查其相应的极性。通过正电压极化后的区域被蚀刻，表明这些区域是 N 极性的

"过去的理论选择了一把不合适的尺子来测量极化，导致我们得到了不完整的结果；加州大学圣巴巴拉分校的Chris Van de Walle教授曾在2016年从理论上得到了截然不同的结果，现在这些结果已被我们研究团队从实验上证实了，找到正确的标尺。"研究团队成员、麻省理工大学电子与计算机工程研究员王丹浩（Danhao Wang）表示。

密歇根大学研究团队还通过筛选文献并将研究结果与直接测量单晶铁电III氮化物半导体中的铁电性（当施加外部电场时可以逆转的自发极化）的实验研究联系起来，并首次展示了单晶氮化物半导体中的铁电开关，这将为开发具有更高功率、容量和速度的电子和光电子设备提供了新的可能性。