GaN kristallarının böyüməsi metodu

Böyük ölçülü GaN monokristal substratları istehsal edərkən, HVPE hazırda kommersiyalaşdırma üçün ən yaxşı seçimdir. Bununla belə, artan GaN-nin arxa daşıyıcı konsentrasiyası dəqiq idarə edilə bilməz. MOCVD hazırda ən yetkin böyümə üsuludur, lakin o, bahalı xammal kimi problemlərlə üzləşir. Yetişdirmək üçün ammonotermik üsulGaNsabit və balanslaşdırılmış böyümə və yüksək kristal keyfiyyət təklif edir, lakin onun böyümə sürəti geniş miqyaslı kommersiya artımı üçün çox yavaşdır. Həlledici metod nüvələşmə prosesini dəqiq idarə edə bilməz, lakin o, aşağı dislokasiya sıxlığına və gələcək inkişaf üçün böyük potensiala malikdir. Atom təbəqəsinin çökməsi və maqnetron püskürməsi kimi digər üsullar da öz üstünlükləri və mənfi cəhətləri ilə gəlir.

HVPE üsulu

HVPE-yə Hidrid Buxar Faza Epitaksiyası deyilir. Sürətli böyümə sürəti və böyük ölçülü kristalların üstünlükləri var. Bu, təkcə cari prosesdə ən yetkin texnologiyalardan biri deyil, həm də kommersiya baxımından təmin etmək üçün əsas üsuldurGaN monokristal substratları. 1992-ci ildə Detchprohm et al. ilk dəfə GaN nazik filmləri (400 nm) yetişdirmək üçün HVPE-dən istifadə etdi və HVPE metodu geniş diqqət aldı.

Birincisi, mənbə sahəsində HCl qazı maye Ga ilə reaksiyaya girərək qalium mənbəyini (GaCl3) əmələ gətirir və məhsul N2 və H2 ilə birlikdə çökmə sahəsinə daşınır. Çökmə sahəsində Ga mənbəyi və N mənbəyi (qazlı NH3) temperatur 1000 °C-ə çatdıqda GaN (bərk) yaratmaq üçün reaksiya verir. Ümumiyyətlə, GaN artım sürətinə təsir edən amillər HCl qazı və NH3-dür. İndiki vaxtda məqsəd sabit artımdırGaNHVPE avadanlıqlarının təkmilləşdirilməsi və optimallaşdırılması və böyümə şəraitinin yaxşılaşdırılması ilə əldə edilə bilər.

HVPE metodu yetkindir və sürətli böyümə sürətinə malikdir, lakin yetişdirilən kristalların aşağı keyfiyyətli məhsuldarlığı və məhsulun zəif konsistensiyasının mənfi cəhətləri var. Texniki səbəblərə görə bazardakı şirkətlər ümumiyyətlə heteroepitaksial artımı qəbul edirlər. Heteroepitaksial böyümə, ümumiyyətlə, GaN-nin termal parçalanma, lazerlə qaldırma və ya sapfir və ya Si üzərində böyümədən sonra kimyəvi aşındırma kimi ayırma texnologiyasından istifadə edərək bir kristal substrata ayrılması ilə həyata keçirilir.

MOCVD üsulu

MOCVD metal üzvi birləşmənin buxar çökməsi adlanır. Geniş miqyaslı istehsal üçün uyğun olan sabit böyümə sürəti və yaxşı böyümə keyfiyyəti üstünlüklərinə malikdir. Hal-hazırda ən yetkin texnologiyadır və istehsalda ən çox istifadə olunan texnologiyalardan birinə çevrilmişdir. MOCVD ilk dəfə 1960-cı illərdə Mannacevit alimləri tərəfindən təklif edilmişdir. 1980-ci illərdə texnologiya yetkinləşdi və mükəmməl oldu.

-nin böyüməsiGaNMOCVD-dəki monokristal materiallar əsasən qalium mənbəyi kimi trimetilqallium (TMGa) və ya trietilgalliumdan (TEGa) istifadə edir. Hər ikisi otaq temperaturunda maye olur. Ərimə nöqtəsi kimi amilləri nəzərə alsaq, mövcud bazarın əksəriyyəti TMGa-dan qallium mənbəyi kimi, NH3-dən reaksiya qazı kimi və yüksək təmizlikli N2-dən daşıyıcı qaz kimi istifadə edir. Yüksək temperatur (600~1300 ℃) şəraitində nazik qatlı GaN sapfir substratlarda uğurla hazırlanır.

Böyümək üçün MOCVD üsuluGaNəla məhsul keyfiyyətinə, qısa inkişaf dövrünə və yüksək məhsuldarlığa malikdir, lakin bahalı xammalın mənfi cəhətləri və reaksiya prosesinə dəqiq nəzarət ehtiyacı var.