摻鈧氮化鋁又稱鈧摻雜氮化鋁、氮化鈧鋁，簡稱ScAlN或AlScN，是將稀土鈧（Sc）元素?fù)饺氲X（AlN）制成的新一代半導(dǎo)體材料。摻鈧氮化鋁為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，壓電性能隨鈧摻雜濃度增加呈現(xiàn)非線性變化。
鈧（Sc）是一種稀土元素，主要通過其在摻鈧氮化鋁中的應(yīng)用，用于射頻（RF）領(lǐng)域。我國是全球稀土材料供應(yīng)大國，供應(yīng)全球約70%的稀土材料，為維護(hù)國家安全和利益，2025年4月，中國商務(wù)部會同海關(guān)總署發(fā)布公告，對鈧、鏑等7類中重稀土相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制措施。
氮化鋁（AlN）是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有熱穩(wěn)定性好、高聲速等特點(diǎn)，在微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）、射頻器件中應(yīng)用廣泛。但純氮化鋁壓電性能有限，隨著5G通信向毫米波頻段及6G太赫茲頻段擴(kuò)展，純氮化鋁材料逐漸無法滿足頻段寬度、插入損耗、帶外抑制等性能指標(biāo)要求。
摻鈧氮化鋁通過引入稀土元素鈧來增強(qiáng)壓電響應(yīng)，相比于純氮化鋁，具有更高的壓電常數(shù)、更低的驅(qū)動電壓、更高的功率密度、較好的CMOS兼容性等優(yōu)勢。作為新一代高頻、高功率電子器件的核心材料，摻鈧氮化鋁在壓電超聲換能器、射頻濾波器、慣性傳感器、MEMS陀螺儀、薄膜體聲波諧振器（FBAR）、堆疊式體聲波諧振器（SMR-BAW）、量子器件等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的
《2025-2029年全球及中國摻鈧氮化鋁（ScAlN）行業(yè)研究及十五五規(guī)劃分析報(bào)告》顯示，近年來，我國在摻鈧氮化鋁材料制備、性能優(yōu)化、器件設(shè)計(jì)等方面取得了良好進(jìn)展，相關(guān)企業(yè)包括南京宙訊微電子科技有限公司、武漢敏聲新技術(shù)有限公司、湖南高創(chuàng)稀土新材料有限責(zé)任公司、奧趨光電技術(shù)（杭州）有限公司等。
宙訊微電子擁有全球領(lǐng)先的摻鈧氮化鋁工藝技術(shù)和設(shè)備；武漢敏聲率先在國內(nèi)打通摻鈧氮化鋁全流程工藝，成功研發(fā)出適用于N77、N79等5G頻段的BAW濾波器；奧趨光電于2021年推出了自主研發(fā)的高質(zhì)量藍(lán)寶石基摻鈧氮化鋁薄膜模板產(chǎn)品。
新思界
行業(yè)分析人士表示，摻鈧氮化鋁薄膜制備技術(shù)包括分子束外延法（MBE）、磁控濺射法、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法（MOCVD）等，由于摻鈧氮化鋁薄膜生長過程中容易出現(xiàn)從纖鋅礦結(jié)構(gòu)到立方晶系鹽石結(jié)構(gòu)的相變，摻鈧氮化鋁工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用仍存在難題，尤其是高鈧濃度的摻鈧氮化鋁。
為突破傳統(tǒng)技術(shù)路徑、實(shí)現(xiàn)摻鈧氮化鋁材料及器件自主可控，2025年河北大學(xué)牽頭申報(bào)的“第四代半導(dǎo)體材料AlScN（摻鈧氮化鋁）”項(xiàng)目獲批國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃顛覆性技術(shù)創(chuàng)新重點(diǎn)專項(xiàng)。
關(guān)鍵字：
