1. Üçüncü nəsil yarımkeçiricilər
Birinci nəsil yarımkeçirici texnologiyası Si və Ge kimi yarımkeçirici materiallar əsasında hazırlanmışdır. Bu, tranzistorların və inteqral sxem texnologiyasının inkişafı üçün maddi əsasdır. Birinci nəsil yarımkeçirici materiallar 20-ci əsrdə elektron sənayenin əsasını qoydu və inteqral sxem texnologiyası üçün əsas materiallardır.
İkinci nəsil yarımkeçirici materiallara əsasən qalium arsenid, indium fosfid, qalium fosfid, indium arsenid, alüminium arsenid və onların üçlü birləşmələri daxildir. İkinci nəsil yarımkeçirici materiallar optoelektronik informasiya sənayesinin əsasını təşkil edir. Bu əsasda, işıqlandırma, ekran, lazer və fotovoltaik kimi əlaqəli sənayelər inkişaf etdirildi. Onlar müasir informasiya texnologiyaları və optoelektronik displey sənayelərində geniş istifadə olunur.
Üçüncü nəsil yarımkeçirici materialların nümayəndələrinə qalium nitridi və silisium karbid daxildir. Geniş zolaq boşluğuna, yüksək elektron doyma sürüşmə sürətinə, yüksək istilik keçiriciliyinə və yüksək parçalanma sahəsinin gücünə görə, onlar yüksək güc sıxlığı, yüksək tezlikli və az itkili elektron cihazların hazırlanması üçün ideal materiallardır. Onların arasında silisium karbid güc cihazları yüksək enerji sıxlığı, aşağı enerji istehlakı və kiçik ölçülü üstünlüklərə malikdir və yeni enerji vasitələrində, fotovoltaiklərdə, dəmir yolu nəqliyyatında, böyük məlumatlarda və digər sahələrdə geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir. Gallium nitride RF cihazları yüksək tezlik, yüksək güc, geniş bant genişliyi, aşağı enerji istehlakı və kiçik ölçülü üstünlüklərə malikdir və 5G rabitəsi, Əşyaların İnterneti, hərbi radar və digər sahələrdə geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir. Bundan əlavə, aşağı gərginlikli sahədə qallium nitrid əsaslı güc qurğuları geniş şəkildə istifadə edilmişdir. Bundan əlavə, son illərdə yaranan qalium oksid materiallarının mövcud SiC və GaN texnologiyaları ilə texniki tamamlayıcılıq təşkil edəcəyi və aşağı tezlikli və yüksək gərginlikli sahələrdə potensial tətbiq perspektivlərinə malik olacağı gözlənilir.
İkinci nəsil yarımkeçirici materialları ilə müqayisədə üçüncü nəsil yarımkeçirici materialların bant genişliyi daha genişdir (birinci nəsil yarımkeçirici materialın tipik materialı olan Si-nin bant boşluğunun eni təxminən 1,1eV, GaAs-ın bant genişliyi tipikdir. ikinci nəsil yarımkeçirici materialın materialı təxminən 1,42eV-dir və tipik material olan GaN-in bant genişliyi üçüncü nəsil yarımkeçirici materialdan, 2.3eV-dən yuxarıdır), daha güclü radiasiya müqaviməti, elektrik sahəsinin parçalanmasına daha güclü müqavimət və daha yüksək temperatur müqaviməti. Daha geniş bant eni olan üçüncü nəsil yarımkeçirici materiallar xüsusilə radiasiyaya davamlı, yüksək tezlikli, yüksək gücə malik və yüksək inteqrasiya sıxlığı olan elektron cihazların istehsalı üçün əlverişlidir. Onların mikrodalğalı radiotezlik cihazlarında, LED-lərdə, lazerlərdə, güc qurğularında və digər sahələrdə tətbiqləri çox diqqəti cəlb etdi və mobil rabitə, smart şəbəkələr, dəmir yolu tranziti, yeni enerji nəqliyyat vasitələri, məişət elektronikası, ultrabənövşəyi və mavi sahələrində geniş inkişaf perspektivləri göstərdi. -yaşıl işıq cihazları [1].
Şəkil mənbəyi: CASA, Zheshang Qiymətli Kağızlar Araşdırma İnstitutu
Şəkil 1 GaN güc cihazının vaxt miqyası və proqnozu
II GaN materialının quruluşu və xüsusiyyətləri
GaN birbaşa diapazonlu yarımkeçiricidir. Otaq temperaturunda wurtzite strukturunun bant genişliyi təxminən 3,26eV-dir. GaN materialları üç əsas kristal quruluşa malikdir, yəni wurtzite quruluşu, sfalerit quruluşu və qaya duzu quruluşu. Onların arasında wurtzite quruluşu ən sabit kristal quruluşdur. Şəkil 2 GaN-nin altıbucaqlı vurtzit strukturunun diaqramıdır. GaN materialının wurtzite quruluşu altıbucaqlı sıx yığılmış quruluşa aiddir. Hər vahid hüceyrədə 6 N atomu və 6 Ga atomu da daxil olmaqla 12 atom var. Hər Ga (N) atomu 4 ən yaxın N (Ga) atomu ilə əlaqə yaradır və [0001] istiqaməti [2] boyunca ABABAB qaydasında yığılır.
Şəkil 2 Wurtzite quruluşu GaN kristal hüceyrə diaqramı
III GaN epitaksiyası üçün geniş istifadə olunan substratlar
Görünür, GaN substratlarında homojen epitaksiya GaN epitaksiyası üçün ən yaxşı seçimdir. Bununla birlikdə, GaN-nin böyük bir əlaqə enerjisi səbəbindən, temperatur 2500 ° C ərimə nöqtəsinə çatdıqda, onun uyğun parçalanma təzyiqi təxminən 4,5 GPa təşkil edir. Parçalanma təzyiqi bu təzyiqdən aşağı olduqda, GaN ərimir, birbaşa parçalanır. Bu, Czochralski metodu kimi yetkin substrat hazırlama texnologiyalarını GaN monokristal substratlarının hazırlanması üçün yararsız edir, GaN substratlarının kütləvi istehsalını çətinləşdirir və bahalı edir. Buna görə də GaN epitaksial böyüməsində geniş istifadə olunan substratlar əsasən Si, SiC, sapfir və s. [3].
Diaqram 3 GaN və çox istifadə olunan substrat materiallarının parametrləri
Safir üzərində GaN epitaksisi
Sapphire sabit kimyəvi xassələrə malikdir, ucuzdur və geniş miqyaslı istehsal sənayesinin yüksək yetkinliyinə malikdir. Buna görə də, yarımkeçirici cihaz mühəndisliyində ən erkən və ən çox istifadə olunan substrat materiallarından birinə çevrildi. GaN epitaksiyası üçün geniş istifadə olunan substratlardan biri olaraq sapfir substratlar üçün həll edilməli olan əsas problemlər bunlardır:
✔ Sapphire (Al2O3) və GaN (təxminən 15%) arasında böyük qəfəs uyğunsuzluğu səbəbindən epitaksial təbəqə ilə substrat arasındakı interfeysdə qüsur sıxlığı çox yüksəkdir. Onun mənfi təsirlərini azaltmaq üçün epitaksiya prosesi başlamazdan əvvəl substrat kompleks ilkin müalicəyə məruz qalmalıdır. Safir substratlarda GaN epitaksisini böyütməzdən əvvəl, çirkləndiriciləri, qalıq cilalama zədələrini və s. təmizləmək və pilləkənlər və pilləli səth strukturları hazırlamaq üçün ilk növbədə substratın səthi ciddi şəkildə təmizlənməlidir. Sonra epitaksial təbəqənin islatma xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün substrat səthi nitridlənir. Nəhayət, nazik bir AlN tampon təbəqəsi (adətən 10-100 nm qalınlığında) substratın səthinə qoyulmalı və son epitaksial böyüməyə hazırlamaq üçün aşağı temperaturda tavlanmalıdır. Buna baxmayaraq, sapfir substratlarda yetişdirilən GaN epitaksial filmlərində dislokasiya sıxlığı hələ də homoepitaxial filmlərdən daha yüksəkdir (silikon homoepitaksial filmlərdə və ya qallium arsenid homoepitaksial filmlərdə mahiyyətcə sıfır dislokasiya sıxlığı ilə müqayisədə təxminən 1010 sm-2, 2). Daha yüksək qüsur sıxlığı daşıyıcının hərəkətliliyini azaldır, bununla da azlıq daşıyıcısının ömrünü qısaldır və istilik keçiriciliyini azaldır, bütün bunlar cihazın işini azaldır [4];
✔ Sapfirin istilik genişlənmə əmsalı GaN-dən böyükdür, ona görə də çökmə temperaturundan otaq temperaturuna qədər soyutma prosesi zamanı epitaksial təbəqədə ikioxlu sıxılma gərginliyi yaranacaq. Daha qalın epitaksial filmlər üçün bu gərginlik filmin və ya hətta substratın çatlamasına səbəb ola bilər;
✔ Digər substratlarla müqayisədə sapfir substratların istilik keçiriciliyi aşağıdır (100 ℃-də təxminən 0,25W*sm-1*K-1) və istilik yayma qabiliyyəti zəifdir;
✔ Zəif keçiriciliyinə görə sapfir substratlar digər yarımkeçirici cihazlarla inteqrasiyası və tətbiqi üçün əlverişli deyil.
Sapfir substratlarında yetişdirilən GaN epitaksial təbəqələrinin qüsur sıxlığı yüksək olsa da, GaN əsaslı mavi-yaşıl LED-lərin optoelektronik performansını əhəmiyyətli dərəcədə azaltdığı görünmür, buna görə də sapfir substratlar hələ də GaN əsaslı LED-lər üçün geniş istifadə olunan substratlardır.
Lazerlər və ya digər yüksək sıxlıqlı güc qurğuları kimi GaN cihazlarının daha yeni tətbiqlərinin inkişafı ilə sapfir substratların xas qüsurları getdikcə onların tətbiqində məhdudiyyətə çevrildi. Bundan əlavə, SiC substratının böyüməsi texnologiyasının inkişafı, xərclərin azaldılması və Si substratlarında GaN epitaksial texnologiyasının yetkinliyi ilə, sapfir substratlarda GaN epitaksial təbəqələrinin böyüməsi ilə bağlı daha çox tədqiqat tədricən soyutma tendensiyasını göstərdi.
SiC üzərində GaN epitaksisi
Safir ilə müqayisədə, SiC substratları (4H- və 6H-kristalları) GaN epitaksial təbəqələri (3.1%, [0001] yönümlü epitaksial filmlərə ekvivalent), daha yüksək istilik keçiriciliyi (təxminən 3.8W*sm-1*K) ilə daha kiçik qəfəs uyğunsuzluğuna malikdir. -1) və s. Bundan əlavə, SiC substratlarının keçiriciliyi elektrik kontaktlarına da imkan verir cihazın strukturunu sadələşdirməyə kömək edən substratın arxa tərəfində hazırlanmalıdır. Bu üstünlüklərin mövcudluğu getdikcə daha çox tədqiqatçıları silisium karbid substratlarında GaN epitaksisi üzərində işləməyə cəlb etdi.
Bununla belə, GaN epilayerlərinin böyüməsinin qarşısını almaq üçün birbaşa SiC substratlarında işləmək də aşağıdakılar da daxil olmaqla bir sıra çatışmazlıqlarla üzləşir:
✔ SiC substratlarının səthi pürüzlülüyü sapfir substratlardan (safir pürüzlülüyü 0,1 nm RMS, SiC pürüzlülük 1 nm RMS) daha yüksəkdir, SiC substratları yüksək sərtliyə və zəif emal performansına malikdir və bu pürüzlülük və qalıq cilalama zədəsi də onlardan biridir. GaN epilayerlərində qüsurların mənbələri.
✔ SiC substratlarının vida dislokasiya sıxlığı yüksəkdir (dislokasiya sıxlığı 103-104 sm-2), vida dislokasiyaları GaN epilayerinə yayıla və cihazın işini azalda bilər;
✔ Substratın səthindəki atom quruluşu GaN epilayerində yığılma nasazlıqlarının (BSF) əmələ gəlməsinə səbəb olur. SiC substratlarında epitaksial GaN üçün, substratda bir çox mümkün atom düzülüşü var, nəticədə onun üzərindəki epitaksial GaN təbəqəsinin ilkin atom yığım sırası uyğunsuz olur və bu, yığılma qüsurlarına meyllidir. Yığma nasazlıqları (SF) c oxu boyunca daxili elektrik sahələrini təqdim edir və bu, təyyarədaxili daşıyıcı ayırma cihazlarının sızması kimi problemlərə səbəb olur;
✔ SiC substratının istilik genişlənmə əmsalı AlN və GaN əmsalı ilə müqayisədə kiçikdir ki, bu da soyutma prosesi zamanı epitaksial təbəqə ilə substrat arasında termal gərginliyin yığılmasına səbəb olur. Waltereit və Brand tədqiqat nəticələrinə əsasən proqnozlaşdırdılar ki, bu problem nazik, əlaqəli şəkildə gərginləşmiş AlN nüvəli təbəqələrində GaN epitaksial təbəqələrinin böyüməsi ilə yüngülləşdirilə və ya həll edilə bilər;
✔ Ga atomlarının zəif nəmləndirilməsi problemi. GaN epitaksial təbəqələrini birbaşa SiC səthində böyüdükdə, iki atom arasında zəif ıslanma qabiliyyətinə görə, GaN substrat səthində 3D ada böyüməsinə meyllidir. Bufer qatının tətbiqi GaN epitaksiyasında epitaksial materialların keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün ən çox istifadə edilən həlldir. AlN və ya AlxGa1-xN bufer qatının tətbiqi SiC səthinin islanmasını effektiv şəkildə yaxşılaşdıra və GaN epitaksial təbəqəsini iki ölçüdə böyüdə bilər. Bundan əlavə, o, həmçinin stressi tənzimləyə və substrat qüsurlarının GaN epitaksiyasına qədər uzanmasının qarşısını ala bilər;
✔ SiC substratlarının hazırlanması texnologiyası yetişməmişdir, substratın qiyməti yüksəkdir və tədarükçülər azdır və tədarük azdır.
Torres və digərlərinin tədqiqatı göstərir ki, epitaksiyadan əvvəl SiC substratının H2 ilə yüksək temperaturda (1600°C) aşındırılması substratın səthində daha nizamlı pilləli struktur yarada bilər və bununla da birbaşa olandan daha yüksək keyfiyyətli AlN epitaksial film əldə edilir. orijinal substrat səthində yetişdirilir. Xie və onun komandasının tədqiqatı həmçinin göstərir ki, silisium karbid substratının aşındırılması ilə əvvəlcədən işlənmə GaN epitaksial təbəqəsinin səth morfologiyasını və kristal keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər. Smith et al. Substrat/tampon təbəqəsi və tampon təbəqəsi/epitaksial təbəqə interfeyslərindən yaranan yivli dislokasiyaların substratın hamarlığı ilə əlaqəli olduğunu müəyyən etmişdir [5].
Şəkil 4 6H-SiC substratında (0001) müxtəlif səth müalicəsi şəraitində yetişdirilmiş GaN epitaksial təbəqə nümunələrinin TEM morfologiyası (a) kimyəvi təmizləmə; (b) kimyəvi təmizləmə + hidrogen plazmasının təmizlənməsi; (c) kimyəvi təmizləmə + hidrogen plazma müalicəsi + 1300 ℃ hidrogen istilik müalicəsi 30 dəqiqə
Si üzərində GaN epitaksisi
Silikon karbid, sapfir və digər substratlarla müqayisədə, silikon substratın hazırlanması prosesi yetkindir və yüksək qiymət performansı ilə yetkin böyük ölçülü substratları sabit şəkildə təmin edə bilər. Eyni zamanda, istilik keçiriciliyi və elektrik keçiriciliyi yaxşıdır və Si elektron cihaz prosesi yetkindir. Gələcəkdə optoelektron GaN cihazlarını Si elektron cihazları ilə mükəmməl birləşdirmək imkanı da silikon üzərində GaN epitaksiyasının artımını çox cəlbedici edir.
Bununla belə, Si substratı ilə GaN materialı arasında qəfəs sabitlərindəki böyük fərqə görə, Si substratında GaN-in heterojen epitaksiyası tipik böyük uyğunsuzluq epitaksiyasıdır və o, həmçinin bir sıra problemlərlə üzləşməlidir:
✔ Səth interfeysinin enerji problemi. GaN bir Si substratında böyüdükdə, Si substratının səthi əvvəlcə yüksək sıxlıqlı GaN-in nüvələşməsi və böyüməsi üçün əlverişli olmayan amorf silikon nitrid təbəqəsi yaratmaq üçün nitridlənəcəkdir. Bundan əlavə, Si səthi əvvəlcə Ga ilə təmasda olacaq və bu, Si substratının səthini korroziyaya uğradacaq. Yüksək temperaturda Si səthinin parçalanması qara silisium ləkələri əmələ gətirmək üçün GaN epitaksial təbəqəsinə yayılacaq.
✔ GaN və Si arasında qəfəs sabit uyğunsuzluğu böyükdür (~17%), bu, yüksək sıxlıqlı yivli dislokasiyaların yaranmasına gətirib çıxaracaq və epitaksial təbəqənin keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə aşağı salacaq;
✔ Si ilə müqayisədə GaN daha böyük istilik genişlənmə əmsalına malikdir (GaN-nin istilik genişlənmə əmsalı təqribən 5,6×10-6K-1, Si-nin istilik genişlənmə əmsalı təxminən 2,6×10-6K-1) və GaN-də çatlar əmələ gələ bilər. epitaksial temperaturun otaq temperaturuna qədər soyudulması zamanı epitaksial təbəqə;
✔ Si yüksək temperaturda NH3 ilə reaksiyaya girərək polikristal SiNx əmələ gətirir. AlN polikristal SiNx üzərində üstünlüklü yönümlü nüvə təşkil edə bilməz, bu da sonradan böyüyən GaN təbəqəsinin nizamsız oriyentasiyasına və çoxlu sayda qüsurlara gətirib çıxarır, nəticədə GaN epitaksial təbəqəsinin kristal keyfiyyətinin pisləşməsinə və hətta tək kristalin əmələ gəlməsinin çətinləşməsinə səbəb olur. GaN epitaksial təbəqə [6].
Böyük qəfəs uyğunsuzluğu problemini həll etmək üçün tədqiqatçılar AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO və SiC kimi materialları Si substratlarında tampon təbəqələri kimi təqdim etməyə çalışdılar. Polikristal SiNx əmələ gəlməsinin qarşısını almaq və onun GaN/AlN/Si (111) materiallarının kristal keyfiyyətinə mənfi təsirini azaltmaq üçün, adətən, AlN tampon təbəqəsinin epitaksial böyüməsindən əvvəl TMAl-ın müəyyən müddət ərzində tətbiq edilməsi tələb olunur. SiNx əmələ gətirmək üçün NH3-ün açıq Si səthi ilə reaksiya verməsinin qarşısını almaq. Bundan əlavə, epitaksial təbəqənin keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün naxışlı substrat texnologiyası kimi epitaksial texnologiyalardan istifadə edilə bilər. Bu texnologiyaların inkişafı epitaksial interfeysdə SiNx əmələ gəlməsinin qarşısını almağa, GaN epitaksial təbəqəsinin ikiölçülü böyüməsini təşviq etməyə və epitaksial təbəqənin böyümə keyfiyyətini yaxşılaşdırmağa kömək edir. Bundan əlavə, silikon substratda GaN epitaksial təbəqəsində çatların qarşısını almaq üçün istilik genişlənmə əmsallarındakı fərqin səbəb olduğu dartılma gərginliyini kompensasiya etmək üçün AlN tampon təbəqəsi tətbiq olunur. Krostun tədqiqatı göstərir ki, AlN tampon təbəqəsinin qalınlığı ilə deformasiyanın azalması arasında müsbət korrelyasiya var. Tampon təbəqəsinin qalınlığı 12nm-ə çatdıqda, epitaksial təbəqənin krekinqi olmadan müvafiq böyümə sxemi vasitəsilə 6μm-dən daha qalın epitaksial təbəqə silisium substratda yetişdirilə bilər.
Tədqiqatçıların uzunmüddətli səylərindən sonra silikon substratlarda yetişdirilən GaN epitaksial təbəqələrinin keyfiyyəti əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılıb və sahə effektli tranzistorlar, Schottky maneəli ultrabənövşəyi detektorlar, mavi-yaşıl LEDlər və ultrabənövşəyi lazerlər kimi cihazlar əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə edib.
Xülasə, ümumi istifadə edilən GaN epitaksial substratların hamısı heterojen epitaksiya olduğundan, onların hamısı qəfəs uyğunsuzluğu və müxtəlif dərəcələrdə istilik genişlənmə əmsallarında böyük fərqlər kimi ümumi problemlərlə üzləşirlər. Homojen epitaksial GaN substratları texnologiyanın yetkinliyi ilə məhdudlaşır və substratlar hələ kütləvi istehsal olunmamışdır. İstehsal dəyəri yüksəkdir, substratın ölçüsü kiçikdir və substratın keyfiyyəti ideal deyil. Yeni GaN epitaksial substratların inkişafı və epitaksial keyfiyyətin yaxşılaşdırılması hələ də GaN epitaksial sənayesinin gələcək inkişafını məhdudlaşdıran vacib amillərdən biridir.
IV. GaN epitaksiyası üçün ümumi üsullar
MOCVD (kimyəvi buxar çökmə)
Görünür ki, GaN substratlarında homojen epitaksiya GaN epitaksiyası üçün ən yaxşı seçimdir. Bununla belə, kimyəvi buxarın çökməsinin prekursorları trimetilqallium və ammonyak və daşıyıcı qaz hidrogen olduğundan, tipik MOCVD böyümə temperaturu təxminən 1000-1100 ℃ və MOCVD-nin böyümə sürəti saatda bir neçə mikron təşkil edir. O, atom səviyyəsində dik interfeyslər yarada bilər ki, bu da artan heteroqovşaqlar, kvant quyuları, super şəbəkələr və digər strukturlar üçün çox əlverişlidir. Onun sürətli böyümə sürəti, yaxşı vahidliyi və geniş sahədə və çox hissəli böyümə üçün uyğunluğu tez-tez sənaye istehsalında istifadə olunur.
MBE (molekulyar şüa epitaksisi)
Molekulyar şüa epitaksiyasında Ga elementar mənbədən istifadə edir və aktiv azot azotdan RF plazması vasitəsilə əldə edilir. MOCVD metodu ilə müqayisədə MBE artım temperaturu təxminən 350-400 ℃ aşağıdır. Aşağı böyümə temperaturu yüksək temperatur mühitinin səbəb ola biləcəyi müəyyən çirklənmənin qarşısını ala bilər. MBE sistemi ultra yüksək vakuum altında işləyir ki, bu da ona daha çox yerində aşkarlama metodlarını birləşdirməyə imkan verir. Eyni zamanda, onun artım tempi və istehsal gücü MOCVD ilə müqayisə oluna bilməz və elmi tədqiqatlarda daha çox istifadə olunur [7].
Şəkil 5 (a) Eiko-MBE sxemi (b) MBE əsas reaksiya kamerasının sxemi
HVPE üsulu (hidrid buxar fazasının epitaksisi)
Hidrid buxar fazasının epitaksisi metodunun prekursorları GaCl3 və NH3-dür. Detchprohm et al. sapfir substratın səthində yüzlərlə mikron qalınlığında GaN epitaksial təbəqəsini böyütmək üçün bu üsuldan istifadə etdi. Onların təcrübəsində ZnO təbəqəsi sapfir substratı ilə epitaksial təbəqə arasında tampon təbəqə kimi yetişdirilmiş və epitaksial təbəqə substratın səthindən soyulmuşdur. MOCVD və MBE ilə müqayisədə, HVPE metodunun əsas xüsusiyyəti qalın təbəqələrin və toplu materialların istehsalı üçün əlverişli olan yüksək böyümə sürətidir. Lakin epitaksial təbəqənin qalınlığı 20μm-dən çox olduqda, bu üsulla yaranan epitaksial təbəqə çatlara meyllidir.
Akira USUI bu metoda əsaslanan naxışlı substrat texnologiyasını təqdim etdi. Onlar əvvəlcə MOCVD metodundan istifadə edərək sapfir substratda nazik 1-1.5μm qalınlığında GaN epitaksial təbəqə yetişdirdilər. Epitaksial təbəqə aşağı temperatur şəraitində yetişdirilmiş 20nm qalınlığında GaN tampon təbəqəsindən və yüksək temperatur şəraitində yetişən GaN təbəqəsindən ibarət idi. Sonra, 430 ℃ temperaturda epitaksial təbəqənin səthinə SiO2 təbəqəsi vuruldu və fotolitoqrafiya ilə SiO2 filmində pəncərə zolaqları düzəldildi. Zolaqlar arası məsafə 7μm, maskanın eni isə 1μm ilə 4μm arasında dəyişirdi. Bu təkmilləşdirmədən sonra onlar 2 düym diametrli sapfir substratda qalınlığı onlarla, hətta yüzlərlə mikrona qədər artdıqda belə çatsız və güzgü kimi hamar olan GaN epitaksial təbəqə əldə etdilər. Qüsur sıxlığı ənənəvi HVPE metodunun 109-1010cm-2-dən təxminən 6×107sm-2-ə endirildi. Onlar eksperimentdə böyümə sürətinin 75μm/saatı keçdiyi zaman nümunənin səthinin kobudlaşacağını da qeyd etdilər[8].
Şəkil 6 Qrafik Substrat Sxematik
V. Xülasə və Outlook
GaN materialları 2014-cü ildə mavi işıqlı LED həmin il Fizika üzrə Nobel Mükafatını qazandıqdan sonra ortaya çıxmağa başladı və istehlakçı elektronikası sahəsində ictimaiyyətin sürətli şarj tətbiqləri sahəsinə girdi. Əslində, insanların çoxunun görə bilmədiyi 5G baza stansiyalarında istifadə edilən güc gücləndiriciləri və RF cihazlarında tətbiqlər də sakitcə ortaya çıxdı. Son illərdə GaN əsaslı avtomobil dərəcəli güc cihazlarının sıçrayışının GaN material tətbiqi bazarı üçün yeni artım nöqtələri açacağı gözlənilir.
Böyük bazar tələbi, şübhəsiz ki, GaN ilə əlaqəli sənaye və texnologiyaların inkişafına kömək edəcəkdir. GaN ilə əlaqəli sənaye zəncirinin yetkinliyi və təkmilləşdirilməsi ilə, mövcud GaN epitaksial texnologiyasının üzləşdiyi problemlər nəhayət təkmilləşdiriləcək və ya aradan qaldırılacaq. Gələcəkdə insanlar, şübhəsiz ki, daha yeni epitaksial texnologiyalar və daha mükəmməl substrat variantları inkişaf etdirəcəklər. O vaxta qədər insanlar tətbiq ssenarilərinin xüsusiyyətlərinə uyğun olaraq müxtəlif tətbiq ssenariləri üçün ən uyğun xarici tədqiqat texnologiyasını və substratı seçə və ən rəqabətli fərdi məhsullar istehsal edə biləcəklər.
Göndərmə vaxtı: 28 iyun 2024-cü il