AlN 单晶衬底的制备是开展氮化铝（AlN）器件研发和应用的关键，其需求背景主要包括以下几个方面：

1. AlN 器件的研发需求：随着信息技术和能源技术的不断发展，AlN 器件因其具有优异的性能和广应用前景而备受关注。然而，AlN 器件的制备需要高质量的 AlN 单晶衬底，因此需要开展 AlN 单晶衬底的制备工艺研究。

2. AlN 材料在高温、高压、大功率等恶劣环境下的应用需求：AlN 材料具有高热导率、高硬度和高电子迁移率等特性，因此在高温、高压、大功率等恶劣环境下具有广泛应用前景。然而，这些应用需要高质量的 AlN 单晶衬底，以满足其苛刻的性能要求。

3.AlN 材料在新兴领域的应用需求：例如，AlN 材料在通信、光通信、生物医学等新兴领域也具有广泛的应用前景。这些应用需要高质量的 AlN 单晶衬以满足其对材料性能、尺寸和精度等方面的要求。

面临的主要技术难题主要包括以下几个方面：

 1.AlN 单晶的生长温度高：AlN 单晶的生长温度通常在 1700-1800℃之间，生长温度高导致生长难度较大，容易导致晶体缺陷的产生，如何制备不同缺陷的晶体。

2.AlN 单晶的晶体结构复杂：AlN 单晶的晶体结构具有六方密排结构和四方密排结构两种，且两种结构之间可以相互转换。因此，AlN 单晶的晶体结构复杂，如何确保稳定性和生长。

3.AlN 单晶的晶体缺陷问题：AlN 单晶中容易存在位错、晶界、晶格缺陷等缺陷，这些缺陷会影响 AlN 单晶的性能和器件的性能。因此，如何减少 AlN 单晶中的晶体缺陷是制备高质量 AlN 单晶衬底的关键技术难题。

4.AlN 单晶的制备设备的研发

AlN 单晶衬底的制备研究期望实现以下主要技术目标：

1. 提高 AlN 单晶的晶体质量：通过优化制备工艺，减少 AlN 单晶中的晶体缺陷，提高 AlN 单晶的晶体质量和宏观性能，如晶体尺寸、平整度、表面质量等。

2. 降低 AlN 单晶的制备成本：通过改进制备技术，提高 AlN 单晶的生长效率，降低制备成本，使得 AlN 单晶衬底能够更加广泛地应用于器件制备和工业生产。

3. 扩大 AlN 单晶衬底的应用范围：通过开发不同类型的 AlN 单晶衬底，如高导热型、高硬度型、多功能复合型等，满足不同领域的需求，扩大 AlN 单晶衬底的应用范围。

4.探究 AlN 单晶的生长机制：通过深入探究 AlN 单晶的生长机制，为优化制备工艺、提高晶体质量提供理论支持。