1. Mga semiconductor sa ikatulo nga henerasyon
Ang una nga henerasyon nga teknolohiya sa semiconductor naugmad base sa mga materyales nga semiconductor sama sa Si ug Ge. Kini ang materyal nga sukaranan alang sa pag-uswag sa mga transistor ug teknolohiya sa integrated circuit. Ang una nga henerasyon nga mga materyales sa semiconductor nagbutang sa pundasyon alang sa industriya sa elektroniko sa ika-20 nga siglo ug mao ang sukaranan nga mga materyales alang sa integrated circuit nga teknolohiya.
Ang ikaduha nga henerasyon nga semiconductor nga mga materyales nag-una naglakip sa gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, aluminum arsenide ug ang ilang mga ternary compound. Ang ikaduhang henerasyon nga mga materyales sa semiconductor mao ang pundasyon sa industriya sa impormasyon sa optoelectronic. Sa kini nga sukaranan, ang mga may kalabotan nga industriya sama sa suga, pagpakita, laser, ug photovoltaics naugmad. Kini kaylap nga gigamit sa kontemporaryong teknolohiya sa impormasyon ug mga industriya sa pagpakita sa optoelectronic.
Ang mga representante nga materyales sa ikatulo nga henerasyon nga semiconductor nga mga materyales naglakip sa gallium nitride ug silicon carbide. Tungod sa ilang lapad nga band gap, taas nga electron saturation drift velocity, taas nga thermal conductivity, ug taas nga breakdown field strength, sila mga sulundon nga materyales alang sa pag-andam sa high-power density, high-frequency, ug low-loss electronic devices. Lakip niini, ang mga aparato sa gahum sa silicon carbide adunay mga bentaha sa taas nga density sa enerhiya, mubu nga pagkonsumo sa enerhiya, ug gamay nga gidak-on, ug adunay daghang mga prospect sa aplikasyon sa mga bag-ong mga salakyanan sa enerhiya, photovoltaics, transportasyon sa riles, dagkong datos, ug uban pang mga natad. Ang Gallium nitride RF nga mga himan adunay mga bentaha sa taas nga frequency, taas nga gahum, lapad nga bandwidth, ubos nga konsumo sa kuryente ug gamay nga gidak-on, ug adunay lapad nga mga prospect sa aplikasyon sa 5G nga komunikasyon, sa Internet sa mga Butang, radar sa militar ug uban pang mga natad. Dugang pa, ang gallium nitride-based nga mga power device kay kaylap nga gigamit sa low-voltage field. Dugang pa, sa bag-ohay nga mga tuig, ang mga nag-uswag nga gallium oxide nga mga materyales gilauman nga maporma ang teknikal nga komplementaridad sa naglungtad nga mga teknolohiya sa SiC ug GaN, ug adunay potensyal nga mga prospect sa aplikasyon sa ubos nga frequency ug taas nga boltahe nga natad.
Kung itandi sa ikaduhang henerasyon nga semiconductor nga mga materyales, ang ikatulo nga henerasyon nga semiconductor nga mga materyales adunay mas lapad nga bandgap width (ang bandgap width sa Si, usa ka tipikal nga materyal sa first-generation semiconductor material, mga 1.1eV, ang bandgap width sa GaAs, usa ka tipikal nga materyal sa ikaduhang henerasyon nga semiconductor nga materyal, mao ang mahitungod sa 1.42eV, ug ang bandgap gilapdon sa Ang GaN, usa ka tipikal nga materyal sa ikatulo nga henerasyon nga semiconductor nga materyal, labaw sa 2.3eV), mas lig-on nga radiation resistance, mas lig-on nga resistensya sa electric field breakdown, ug mas taas nga temperatura nga resistensya. Ang ikatulo nga henerasyon nga semiconductor nga mga materyales nga adunay mas lapad nga bandgap width labi nga angay alang sa paghimo sa radiation-resistant, high-frequency, high-power ug high-integration-density nga elektronik nga mga aparato. Ang ilang mga aplikasyon sa microwave radio frequency device, LEDs, lasers, power devices ug uban pang mga natad nakadani og daghang pagtagad, ug nagpakita sila og halapad nga kalamboan sa mga mobile communications, smart grids, rail transit, new energy vehicles, consumer electronics, ug ultraviolet ug blue. -green nga suga nga mga himan [1].
Tinubdan sa hulagway: CASA, Zheshang Securities Research Institute
Figure 1 GaN power device time scale ug forecast
II GaN materyal nga istruktura ug mga kinaiya
Ang GaN usa ka direkta nga bandgap semiconductor. Ang gilapdon sa bandgap sa istruktura sa wurtzite sa temperatura sa kwarto mga 3.26eV. Ang mga materyales sa GaN adunay tulo ka punoan nga kristal nga istruktura, nga mao ang istruktura sa wurtzite, istruktura sa sphalerite ug istruktura sa asin sa bato. Taliwala kanila, ang istruktura sa wurtzite mao ang labing lig-on nga istruktura sa kristal. Ang Figure 2 usa ka diagram sa hexagonal wurtzite nga istruktura sa GaN. Ang wurtzite nga istruktura sa GaN nga materyal iya sa usa ka hexagonal nga close-packed nga istruktura. Ang matag unit cell adunay 12 ka atomo, lakip ang 6 N atomo ug 6 Ga atomo. Ang matag Ga (N) nga atomo nagporma ug usa ka bugkos sa 4 ka labing duol nga N (Ga) nga mga atomo ug gipatong-patong sa han-ay sa AABAB… subay sa [0001] direksyon [2].
Figure 2 Wurtzite istruktura GaN kristal cell diagram
III Kasagarang gigamit nga substrate para sa GaN epitaxy
Ingon og ang homogenous nga epitaxy sa GaN substrates mao ang labing kaayo nga kapilian alang sa GaN epitaxy. Bisan pa, tungod sa dako nga kusog sa bugkos sa GaN, kung ang temperatura makaabut sa pagtunaw nga punto sa 2500 ℃, ang katugbang nga presyur sa pagkadunot mga 4.5GPa. Kung ang presyur sa pagkadunot mas ubos kaysa kini nga presyur, ang GaN dili matunaw apan direkta nga madunot. Kini naghimo sa hamtong nga substrate nga mga teknolohiya sa pag-andam sama sa Czochralski nga pamaagi nga dili angay alang sa pag-andam sa GaN nga usa ka kristal nga substrate, nga naghimo sa GaN nga mga substrate nga lisud sa paghimo sa masa ug mahal. Busa, ang mga substrate nga kasagarang gigamit sa GaN epitaxial nga pagtubo kay kasagaran Si, SiC, sapiro, ug uban pa [3].
Tsart 3 GaN ug mga parametro sa kasagarang gigamit nga materyal nga substrate
GaN epitaxy sa sapiro
Ang Sapphire adunay lig-on nga kemikal nga mga kabtangan, barato, ug adunay taas nga pagkahamtong sa dako nga industriya sa produksiyon. Busa, nahimo kini nga usa sa labing una ug labing kaylap nga gigamit nga mga materyales sa substrate sa engineering sa semiconductor device. Isip usa sa kasagarang gigamit nga substrate para sa GaN epitaxy, ang mga nag-unang problema nga kinahanglang sulbaron para sa sapphire substrates mao ang:
✔ Tungod sa dako nga lattice mismatch tali sa sapphire (Al2O3) ug GaN (mga 15%), ang defect density sa interface tali sa epitaxial layer ug substrate taas kaayo. Aron makunhuran ang dili maayo nga mga epekto niini, ang substrate kinahanglan nga ipailalom sa komplikado nga pretreatment sa dili pa magsugod ang proseso sa epitaxy. Sa dili pa motubo ang GaN epitaxy sa sapphire substrates, ang substrate surface kinahanglang limpyohan una aron makuha ang mga kontaminante, residual polishing damage, ug uban pa, ug aron makagama ang mga step ug step surface structures. Dayon, ang nawong sa substrate gi-nitrided aron mabag-o ang basa nga mga kabtangan sa epitaxial layer. Sa katapusan, ang usa ka manipis nga AlN buffer layer (kasagaran 10-100nm gibag-on) kinahanglan nga ideposito sa substrate surface ug annealed sa ubos nga temperatura sa pag-andam alang sa katapusan nga epitaxial pagtubo. Bisan pa niana, ang dislokasyon nga densidad sa GaN epitaxial films nga gipatubo sa sapphire substrates mas taas pa kay sa homoepitaxial films (mga 1010cm-2, kon itandi sa zero dislocation density sa silicon homoepitaxial films o gallium arsenide homoepitaxial films, o tali sa 102 ug 104cm- 2). Ang mas taas nga densidad sa depekto nagpamenos sa paglihok sa carrier, sa ingon nagpamubo sa kinabuhi sa minoriya nga carrier ug nagpamenos sa thermal conductivity, nga ang tanan makapakunhod sa performance sa device [4];
✔ Ang thermal expansion coefficient sa sapphire mas dako kay sa GaN, mao nga ang biaxial compressive stress mamugna sa epitaxial layer atol sa proseso sa pagpabugnaw gikan sa deposition temperature ngadto sa room temperature. Alang sa mas baga nga epitaxial films, kini nga stress mahimong hinungdan sa pag-crack sa pelikula o bisan sa substrate;
✔ Kung itandi sa ubang mga substrate, ang thermal conductivity sa sapphire substrates mas ubos (mga 0.25W * cm-1 * K-1 sa 100 ℃), ug ang performance sa pagwagtang sa kainit dili maayo;
✔ Tungod sa dili maayo nga conductivity, ang sapphire substrates dili angay sa ilang paghiusa ug paggamit sa ubang mga aparato nga semiconductor.
Bisan tuod ang depekto nga densidad sa GaN epitaxial layers nga gipatubo sa sapphire substrates taas, kini daw dili kaayo makapakunhod sa optoelectronic performance sa GaN-based blue-green LEDs, mao nga ang sapphire substrates kasagarang gigamit nga substrates alang sa GaN-based LEDs.
Sa pag-uswag sa daghang bag-ong mga aplikasyon sa GaN nga mga aparato sama sa mga laser o uban pang mga high-density nga mga aparato sa kuryente, ang mga kinaiyanhon nga mga depekto sa mga substrate nga sapiro nahimong usa ka limitasyon sa ilang aplikasyon. Dugang pa, sa pag-uswag sa teknolohiya sa pagtubo sa substrate sa SiC, pagkunhod sa gasto ug pagkahamtong sa teknolohiya sa epitaxial sa GaN sa mga substrate sa Si, dugang nga panukiduki sa pagtubo sa mga layer sa epitaxial sa GaN sa mga substrate sa sapiro nga hinayhinay nga nagpakita sa usa ka makapabugnaw nga uso.
GaN epitaxy sa SiC
Kung itandi sa sapiro, ang mga substrate sa SiC (4H- ug 6H-crystals) adunay gamay nga lattice mismatch sa GaN epitaxial layers (3.1%, katumbas sa [0001] oriented epitaxial films), mas taas nga thermal conductivity (mga 3.8W*cm-1*K). -1), ug uban pa. Dugang pa, ang conductivity sa SiC substrates nagtugot usab sa electrical contacts nga himoon sa luyo sa substrate, nga makatabang sa pagpayano sa istruktura sa aparato. Ang paglungtad sa kini nga mga bentaha nakadani sa daghang mga tigdukiduki nga magtrabaho sa GaN epitaxy sa mga substrate sa silicon carbide.
Bisan pa, ang pagtrabaho nga direkta sa mga substrate sa SiC aron malikayan ang pagtubo sa mga epilayer sa GaN nag-atubang usab usa ka serye sa mga kakulangan, lakip ang mga musunud:
✔ Ang kabangis sa nawong sa SiC substrates mas taas kay sa sapphire substrates (sapphire roughness 0.1nm RMS, SiC roughness 1nm RMS), SiC substrates adunay taas nga katig-a ug dili maayo nga performance sa pagproseso, ug kini nga pagkagapos ug nahabilin nga polishing kadaot usa usab sa tinubdan sa mga depekto sa GaN epilayers.
✔ Ang densidad sa dislokasyon sa tornilyo sa mga substrate sa SiC taas (densidad sa dislokasyon 103-104cm-2), ang mga dislokasyon sa tornilyo mahimong mokaylap sa epilayer sa GaN ug makunhuran ang pasundayag sa aparato;
✔ Ang atomic nga kahikayan sa substrate surface nag-aghat sa pagporma sa stacking faults (BSFs) sa GaN epilayer. Alang sa epitaxial GaN sa mga substrate sa SiC, adunay daghang posible nga mga order sa paghan-ay sa atomo sa substrate, nga nagresulta sa dili managsama nga inisyal nga pagsunud sa atomic stacking sa epitaxial GaN nga layer niini, nga dali nga mag-stack sa mga sayup. Ang stacking faults (SFs) nagpaila sa mga built-in nga electric field ubay sa c-axis, nga mosangpot sa mga problema sama sa leakage sa in-plane carrier separation device;
✔ Ang thermal expansion coefficient sa SiC substrate mas gamay kay sa AlN ug GaN, nga maoy hinungdan sa thermal stress accumulation tali sa epitaxial layer ug sa substrate atol sa cooling process. Gitagna ni Waltereit ug Brand base sa ilang mga resulta sa panukiduki nga kini nga problema mahimong mahupay o masulbad pinaagi sa pagpatubo sa GaN epitaxial layers sa nipis, coherently strained AlN nucleation layers;
✔ Ang problema sa dili maayo nga pagkabasa sa mga atomo sa Ga. Kung ang pagtubo sa GaN epitaxial layer direkta sa ibabaw sa SiC, tungod sa dili maayo nga pagkabasa sa taliwala sa duha nga mga atomo, ang GaN dali sa pagtubo sa 3D nga isla sa ibabaw sa substrate. Ang pagpaila sa usa ka buffer layer mao ang labing sagad nga gigamit nga solusyon aron mapaayo ang kalidad sa mga materyal nga epitaxial sa GaN epitaxy. Ang pagpaila sa usa ka AlN o AlxGa1-xN buffer layer epektibo nga makapauswag sa pagkabasa sa nawong sa SiC ug maghimo sa GaN epitaxial layer nga motubo sa duha ka dimensyon. Dugang pa, mahimo usab nga i-regulate ang stress ug mapugngan ang mga depekto sa substrate gikan sa pag-uswag sa GaN epitaxy;
✔ Ang teknolohiya sa pag-andam sa mga substrate sa SiC dili pa hamtong, ang gasto sa substrate taas, ug adunay pipila nga mga supplier ug gamay nga suplay.
Gipakita sa panukiduki ni Torres et al. nga ang pag-ukit sa substrate sa SiC nga adunay H2 sa taas nga temperatura (1600 ° C) sa wala pa ang epitaxy makahimo og usa ka mas han-ay nga istruktura sa lakang sa ibabaw sa substrate, sa ingon makakuha usa ka mas taas nga kalidad nga AlN epitaxial film kaysa kung kini direkta. mitubo sa orihinal nga substrate nga nawong. Gipakita usab sa panukiduki ni Xie ug sa iyang team nga ang pag-etching pretreatment sa substrate nga silicon carbide makapauswag sa morpolohiya sa nawong ug kalidad sa kristal sa GaN epitaxial layer. Smith ug uban pa. nakit-an nga ang mga dislokasyon sa threading nga naggikan sa substrate / buffer layer ug buffer layer / epitaxial layer nga mga interface adunay kalabotan sa patag sa substrate [5].
Figure 4 TEM morphology sa GaN epitaxial layer sample nga gipatubo sa 6H-SiC substrate (0001) ubos sa lain-laing mga kondisyon sa pagtambal sa nawong (a) kemikal nga pagpanglimpyo; (b) kemikal nga paghinlo + hydrogen plasma pagtambal; (c) kemikal nga paghinlo + hydrogen plasma pagtambal + 1300 ℃ hydrogen kainit pagtambal alang sa 30min
GaN epitaxy sa Si
Kung itandi sa silicon carbide, sapphire ug uban pang mga substrate, ang proseso sa pag-andam sa substrate sa silicon hinog na, ug mahimo’g makahatag kini nga mga hamtong nga dagko nga kadako nga substrate nga adunay taas nga pasundayag sa gasto. Sa samang higayon, ang thermal conductivity ug electrical conductivity maayo, ug ang Si electronic device nga proseso hamtong na. Ang posibilidad sa hingpit nga pag-integrate sa mga optoelectronic GaN nga mga aparato sa Si electronic device sa umaabot naghimo usab sa pagtubo sa GaN epitaxy sa silicon nga madanihon kaayo.
Bisan pa, tungod sa dako nga kalainan sa lattice constants tali sa Si substrate ug GaN nga materyal, ang heterogeneous nga epitaxy sa GaN sa Si substrate usa ka tipikal nga dako nga mismatch epitaxy, ug kini kinahanglan usab nga atubangon ang sunod-sunod nga mga problema:
✔ Problema sa enerhiya sa interface sa nawong. Sa diha nga ang GaN motubo sa usa ka Si substrate, ang nawong sa Si substrate una nga nitrided aron mahimong usa ka amorphous silicon nitride layer nga dili maayo sa nucleation ug pagtubo sa high-density GaN. Dugang pa, ang nawong sa Si una nga makontak sa Ga, nga makadaot sa nawong sa substrate sa Si. Sa taas nga temperatura, ang pagkadunot sa Si surface mokaylap ngadto sa GaN epitaxial layer aron mahimong itom nga silicon spots.
✔ Ang lattice kanunay nga mismatch tali sa GaN ug Si dako (~ 17%), nga mosangpot sa pagporma sa high-density threading dislocations ug sa kamahinungdanon pagpakunhod sa kalidad sa epitaxial layer;
✔ Kung itandi sa Si, ang GaN adunay mas dako nga thermal expansion coefficient (ang thermal expansion coefficient sa GaN mga 5.6 × 10-6K-1, ang thermal expansion coefficient sa Si kay mga 2.6 × 10-6K-1), ug ang mga liki mahimong mamugna sa GaN epitaxial layer sa panahon sa pagpabugnaw sa epitaxial temperatura ngadto sa lawak temperatura;
✔ Ang Si motubag sa NH3 sa taas nga temperatura aron maporma ang polycrystalline SiNx. Ang AlN dili makahimo sa usa ka preferentially oriented nucleus sa polycrystalline SiNx, nga mosangpot sa usa ka disordered orientation sa sunod nga mitubo nga GaN layer ug usa ka taas nga gidaghanon sa mga depekto, nga miresulta sa dili maayo nga kristal nga kalidad sa GaN epitaxial layer, ug bisan ang kalisud sa pagporma sa usa ka single-crystalline. GaN epitaxial layer [6].
Aron masulbad ang problema sa dagkong lattice mismatch, ang mga tigdukiduki misulay sa pagpaila sa mga materyales sama sa AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, ug SiC isip buffer layers sa Si substrates. Aron malikayan ang pagporma sa polycrystalline SiNx ug makunhuran ang dili maayo nga mga epekto niini sa kristal nga kalidad sa GaN / AlN / Si (111) nga mga materyales, ang TMAl kasagaran gikinahanglan nga ipaila sa usa ka piho nga yugto sa panahon sa wala pa ang epitaxial nga pagtubo sa AlN buffer layer. aron mapugngan ang NH3 sa pag-reaksyon sa nahayag nga Si surface aron maporma ang SiNx. Dugang pa, ang mga teknolohiya sa epitaxial sama sa patterned substrate nga teknolohiya mahimong magamit aron mapauswag ang kalidad sa epitaxial layer. Ang pagpalambo niini nga mga teknolohiya makatabang sa pagpugong sa pagporma sa SiNx sa epitaxial interface, pagpalambo sa duha ka-dimensional nga pagtubo sa GaN epitaxial layer, ug pagpalambo sa pagtubo sa kalidad sa epitaxial layer. Dugang pa, usa ka AlN buffer layer ang gipaila aron mabayran ang tensile stress nga gipahinabo sa kalainan sa thermal expansion coefficients aron malikayan ang mga liki sa GaN epitaxial layer sa silicon substrate. Gipakita sa panukiduki ni Krost nga adunay positibo nga correlation tali sa gibag-on sa AlN buffer layer ug ang pagkunhod sa strain. Kung ang gibag-on sa buffer layer moabot sa 12nm, ang usa ka epitaxial layer nga mas baga kay sa 6μm mahimong motubo sa usa ka silicon substrate pinaagi sa usa ka angay nga pamaagi sa pagtubo nga walay epitaxial layer cracking.
Pagkahuman sa dugay nga mga paningkamot sa mga tigdukiduki, ang kalidad sa GaN epitaxial layer nga gipatubo sa mga substrate sa silicon labi nga gipauswag, ug ang mga aparato sama sa mga transistor nga epekto sa uma, Schottky barrier ultraviolet detector, asul-berde nga LED ug ultraviolet laser nakahimog hinungdanon nga pag-uswag.
Sa katingbanan, tungod kay ang kasagarang gigamit nga GaN epitaxial substrates tanan heterogenous epitaxy, silang tanan nag-atubang sa kasagarang mga problema sama sa lattice mismatch ug dagkong mga kalainan sa thermal expansion coefficients ngadto sa lain-laing ang-ang. Ang mga homogenous nga epitaxial GaN substrates limitado sa pagkahamtong sa teknolohiya, ug ang mga substrate wala pa magama sa masa. Taas ang gasto sa produksiyon, gamay ang gidak-on sa substrate, ug dili maayo ang kalidad sa substrate. Ang pag-uswag sa bag-ong GaN epitaxial substrates ug ang pag-uswag sa kalidad sa epitaxial usa gihapon sa hinungdanon nga mga hinungdan nga nagpugong sa dugang nga pag-uswag sa industriya sa epitaxial sa GaN.
IV. Kasagaran nga mga pamaagi alang sa GaN epitaxy
MOCVD (chemical vapor deposition)
Ingon og ang homogenous nga epitaxy sa GaN substrates mao ang labing kaayo nga kapilian alang sa GaN epitaxy. Apan, tungod kay ang mga nag-una sa kemikal nga alisngaw deposition mao ang trimethylgallium ug ammonia, ug ang carrier gas mao ang hydrogen, ang tipikal nga MOCVD nga temperatura sa pagtubo mao ang mahitungod sa 1000-1100 ℃, ug ang pagtubo rate sa MOCVD mao ang mahitungod sa pipila ka microns kada oras. Makahimo kini og mga titip nga mga interface sa atomic level, nga haom kaayo alang sa nagtubo nga heterojunctions, quantum wells, superlattices ug uban pang mga istruktura. Ang paspas nga pagtubo niini, maayo nga pagkaparehas, ug pagkaangay alang sa dako nga lugar ug daghang piraso nga pagtubo sagad gigamit sa produksiyon sa industriya.
MBE (molecular beam epitaxy)
Sa molecular beam epitaxy, ang Ga naggamit ug elemental nga tinubdan, ug ang aktibong nitrogen makuha gikan sa nitrogen pinaagi sa RF plasma. Kung itandi sa pamaagi sa MOCVD, ang temperatura sa pagtubo sa MBE mga 350-400 ℃ mas ubos. Ang ubos nga temperatura sa pagtubo makalikay sa pipila ka polusyon nga mahimong ipahinabo sa taas nga temperatura nga mga palibot. Ang MBE nga sistema naglihok ubos sa ultra-high vacuum, nga nagtugot niini sa pag-integrate sa mas in-situ detection nga mga pamaagi. Sa parehas nga oras, ang rate sa pagtubo ug kapasidad sa produksiyon dili ikatandi sa MOCVD, ug labi pa nga gigamit sa panukiduki sa siyensya [7].
Figure 5 (a) Eiko-MBE schematic (b) MBE main reaction chamber schematic
Pamaagi sa HVPE (hydride vapor phase epitaxy)
Ang mga pasiuna sa hydride vapor phase epitaxy method mao ang GaCl3 ug NH3. Detchprohm ug uban pa. migamit niini nga pamaagi sa pagpatubo sa GaN epitaxial layer nga gatosan ka microns ang gibag-on sa ibabaw sa sapphire substrate. Sa ilang eksperimento, usa ka layer sa ZnO ang gipatubo taliwala sa sapphire substrate ug sa epitaxial layer isip buffer layer, ug ang epitaxial layer gipanitan gikan sa substrate surface. Kung itandi sa MOCVD ug MBE, ang panguna nga bahin sa pamaagi sa HVPE mao ang taas nga rate sa pagtubo, nga angay alang sa paghimo sa mga baga nga layer ug daghang mga materyales. Bisan pa, kung ang gibag-on sa epitaxial layer molapas sa 20μm, ang epitaxial layer nga gihimo sa kini nga pamaagi dali nga mabuak.
Gipaila sa Akira USUI ang teknolohiya nga adunay pattern nga substrate base sa kini nga pamaagi. Una nilang gipatubo ang nipis nga 1-1.5μm nga gibag-on nga GaN epitaxial layer sa sapphire substrate gamit ang MOCVD nga pamaagi. Ang epitaxial layer naglangkob sa usa ka 20nm nga baga nga GaN buffer layer nga gipatubo ubos sa ubos nga temperatura nga kondisyon ug usa ka GaN layer nga gipatubo ubos sa taas nga temperatura nga kondisyon. Dayon, sa 430 ℃, usa ka layer sa SiO2 ang giputos sa ibabaw sa epitaxial layer, ug ang mga labud sa bintana gihimo sa SiO2 film pinaagi sa photolithography. Ang gilay-on sa stripe mao ang 7μm ug ang gilapdon sa maskara gikan sa 1μm hangtod 4μm. Pagkahuman niini nga pag-uswag, nakakuha sila usa ka layer nga epitaxial nga GaN sa usa ka 2-pulgada nga diametro nga sapphire substrate nga wala’y crack-free ug ingon ka hamis sama sa salamin bisan kung ang gibag-on misaka sa napulo o bisan gatosan ka micron. Ang densidad sa depekto gikunhoran gikan sa 109-1010cm-2 sa tradisyonal nga pamaagi sa HVPE ngadto sa mga 6 × 107cm-2. Gipunting usab nila sa eksperimento nga kung ang rate sa pagtubo molapas sa 75μm / h, ang sulud sa sample mahimong bagis [8].
Hulagway 6 Graphical Substrate Schematic
V. Summary ug Outlook
Ang mga materyales sa GaN nagsugod sa pagtungha sa 2014 sa dihang ang asul nga kahayag nga LED nakadaog sa Nobel Prize sa Physics nianang tuiga, ug misulod sa natad sa publiko sa paspas nga pag-charge sa mga aplikasyon sa consumer electronics field. Sa tinuud, ang mga aplikasyon sa mga power amplifier ug mga aparato sa RF nga gigamit sa mga base station sa 5G nga dili makita sa kadaghanan sa mga tawo hilom usab nga mitumaw. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang pagkahugno sa GaN nga nakabase sa automotive-grade nga mga aparato sa gahum gilauman nga magbukas sa bag-ong mga punto sa pagtubo alang sa merkado sa aplikasyon sa materyal sa GaN.
Ang dako nga panginahanglan sa merkado siguradong magpasiugda sa pag-uswag sa mga industriya ug teknolohiya nga may kalabotan sa GaN. Sa pagkahamtong ug pag-uswag sa kadena sa industriya nga may kalabotan sa GaN, ang mga problema nga giatubang sa karon nga teknolohiya sa epitaxial sa GaN sa kadugayan mapauswag o mabuntog. Sa umaabot, ang mga tawo siguradong makahimo og daghang mga bag-ong teknolohiya sa epitaxial ug labi ka maayo nga kapilian sa substrate. Nianang panahona, ang mga tawo makahimo sa pagpili sa labing angay nga eksternal nga teknolohiya sa panukiduki ug substrate alang sa lain-laing mga sitwasyon sa aplikasyon sumala sa mga kinaiya sa mga sitwasyon sa aplikasyon, ug sa paghimo sa labing competitive customized nga mga produkto.
Oras sa pag-post: Hun-28-2024