1. Үчүнчү муундагы жарым өткөргүчтөр
Биринчи муундагы жарым өткөргүч технологиясы Si жана Ge сыяктуу жарым өткөргүч материалдарынын негизинде иштелип чыккан. Ал транзисторлорду жана интегралдык микросхемалардын технологиясын иштеп чыгуунун материалдык негизи болуп саналат. Биринчи муундагы жарым өткөргүч материалдар 20-кылымда электрондук өнөр жайынын пайдубалын түптөгөн жана интегралдык микросхемалардын технологиясы үчүн негизги материалдар болуп саналат.
Экинчи муундагы жарым өткөргүч материалдарга негизинен галий арсениди, индий фосфиди, галлий фосфиди, индий арсениди, алюминий арсениди жана алардын үчтүк кошулмалары кирет. Экинчи муундагы жарым өткөргүч материалдар оптоэлектрондук маалымат индустриясынын негизи болуп саналат. Ушунун негизинде жарыктандыруу, дисплей, лазердик, фотоэлектрдик электроэнергия сыяктуу тиешелүү тармактар өнүктү. Алар заманбап маалымат технологияларында жана оптоэлектрондук дисплей тармактарында кеңири колдонулат.
Үчүнчү муундагы жарым өткөргүч материалдардын өкүлчүлүгүнө галлий нитриди жана кремний карбиди кирет. Кең диапазондогу боштуктун, жогорку электрондун каныккан дрейфтин ылдамдыгынын, жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнүн жана кыйроонун талаасынын күчтүүлүгүнөн улам, алар жогорку кубаттуулуктагы тыгыздыктагы, жогорку жыштыктагы жана аз жоготуулуу электрондук түзүлүштөрдү даярдоо үчүн идеалдуу материалдар болуп саналат. Алардын арасында, кремний карбид электр аппараттар жогорку энергия тыгыздыгы, аз энергия керектөө, жана чакан өлчөмү артыкчылыктарга ээ, ошондой эле жаңы энергетикалык транспорт каражаттарында, photovoltaics, темир жол транспорту, чоң маалыматтар, жана башка тармактарда кеңири колдонуу келечеги бар. Gallium nitride RF түзмөктөрү жогорку жыштык, жогорку кубаттуулук, кең өткөрүү жөндөмдүүлүгү, аз энергия керектөө жана кичинекей өлчөмдө артыкчылыктарга ээ жана 5G байланышында, нерселердин Интернетинде, аскердик радарларда жана башка тармактарда кеңири колдонуу перспективаларына ээ. Мындан тышкары, галлий нитридинин негизиндеги электр приборлору төмөнкү вольттуу талаада кеңири колдонулган. Мындан тышкары, акыркы жылдары, өнүгүп келе жаткан галлий кычкылынын материалдары учурдагы SiC жана GaN технологиялары менен техникалык толуктоолорду түзүшү жана төмөнкү жыштыктагы жана жогорку чыңалуудагы талааларда колдонуунун потенциалдуу перспективаларына ээ болушу күтүлүүдө.
Экинчи муундагы жарым өткөргүч материалдарга салыштырмалуу, үчүнчү муундагы жарым өткөргүч материалдар тилке кеңдигине ээ (биринчи муундагы жарым өткөргүч материалдын типтүү материалы болгон Si тилкесинин туурасы болжол менен 1,1eV, GaAs тилкесинин кеңдиги типтүү. экинчи муундагы жарым өткөргүч материалдын материалы, болжол менен 1,42eV жана GaN тилкесинин туурасы, типтүү материал үчүнчү муундагы жарым өткөргүч материалдан, 2,3eV жогору), күчтүү нурланууга каршылык, электр талаасынын бузулушуна күчтүү каршылык жана жогорку температурага туруктуулук. Үчүнчү муундагы жарым өткөргүч материалдары радиацияга туруктуу, жогорку жыштыктагы, кубаттуу жана интеграциялык тыгыздыктагы электрондук түзүлүштөрдү өндүрүү үчүн өзгөчө ылайыктуу. Алардын микротолкундуу радио жыштык түзүлүштөрүндө, LED, лазерлерде, күч түзүмдөрүндө жана башка тармактарда колдонулушу көпчүлүктүн көңүлүн бурду жана алар мобилдик байланыш, акылдуу тармактар, темир жол транзити, жаңы энергетикалык унаалар, керектөөчү электроника, ультрафиолет жана көк тармактарда кеңири өнүгүү перспективаларын көрсөтүштү. -жашыл жарык түзүлүштөрү [1].
Сүрөт булагы: CASA, Zheshang баалуу кагаздар изилдөө институту
1-сүрөт GaN кубаттуулук аппаратынын убакыт масштабы жана болжолу
II GaN материалдык түзүлүшү жана мүнөздөмөлөрү
GaN түз тилкелүү жарым өткөргүч. Бөлмө температурасында вуртцит структурасынын тилкесинин туурасы болжол менен 3,26eV. GaN материалдары үч негизги кристалл структурасына ээ, атап айтканда wurtzite структурасы, сфалерит структурасы жана таш тузунун структурасы. Алардын ичинен вуртцит структурасы эң туруктуу кристаллдык структура болуп саналат. 2-сүрөт GaNдин алты бурчтуу вуртцит структурасынын диаграммасы. GaN материалынын wurtzite структурасы алты бурчтуу тыгыз пакеттелген түзүлүшкө таандык. Ар бир бирдик клеткада 12 атом, анын ичинде 6 N атом жана 6 Ga атому бар. Ар бир Ga (N) атому 4 жакын N (Ga) атому менен байланыш түзөт жана ABABAB тартибинде [0001] [2] багыты боюнча тизилет.
Сүрөт 2 Wurtzite структурасы GaN кристаллдык клетка диаграммасы
III GaN эпитаксиясы үчүн кеңири колдонулган субстраттар
GaN субстраттарында бир тектүү эпитаксия GaN эпитаксиясы үчүн эң жакшы тандоо болуп саналат. Бирок, GaN чоң байланыш энергиясынан улам, температура 2500 ℃ эрүү чекитине жеткенде, анын тиешелүү ажыроо басымы болжол менен 4,5 ГПа болот. ажыроо басымы бул басымдан төмөн болгондо, GaN эрибейт, бирок түздөн-түз ажырайт. Бул жетилген субстрат даярдоо технологияларын, мисалы, Цочральски ыкмасын GaN монокристаллдык субстраттарды даярдоо үчүн жараксыз кылып, GaN субстраттарын массалык түрдө өндүрүүнү кыйындатат жана кымбат кылат. Демек, GaN эпитаксиалдык өсүштө көбүнчө колдонулган субстраттар негизинен Si, SiC, сапфир ж.б.[3].
Диаграмма 3 GaN жана көбүнчө колдонулган субстрат материалдарынын параметрлери
Сапфирдеги GaN эпитаксиясы
Sapphire туруктуу химиялык касиеттерге ээ, арзан жана ири өндүрүш тармагынын жогорку жетилген. Ошондуктан, ал жарым өткөргүч түзүлүштөрдү инженерияда эң алгачкы жана эң кеңири колдонулган субстрат материалдарынын бири болуп калды. GaN эпитаксиясы үчүн кеңири колдонулган субстраттардын бири катары, сапфир субстраттары үчүн чечилиши керек болгон негизги көйгөйлөр:
✔ Сапфир (Al2O3) жана GaN (болжол менен 15%) ортосундагы чоң торчо дал келбегендиктен, эпитаксиалдык катмар менен субстраттын ортосундагы интерфейстеги дефекттин тыгыздыгы өтө жогору. Анын терс таасирин азайтуу үчүн, субстрат эпитакс жараяны башталганга чейин татаал алдын ала тазалоодон өтүшү керек. GaN эпитаксисин сапфир субстраттарында өстүрүүдөн мурун, субстраттын бети адегенде булгоочу заттарды, калдыктарды жылтыратуучу зыянды ж.б. жок кылуу жана кадамдарды жана тепкич беттик структураларды чыгаруу үчүн катуу тазаланышы керек. Андан кийин, эпитаксиалдык катмардын нымдоочу касиеттерин өзгөртүү үчүн субстраттын бети нитридделет. Акыр-аягы, жука AlN буфердик катмары (көбүнчө калыңдыгы 10-100 нм) субстраттын бетине жайгаштырылып, акыркы эпитаксиалдык өсүшкө даярдануу үчүн төмөнкү температурада күйгүзүлүшү керек. Ошого карабастан, сапфир субстраттарында өстүрүлгөн GaN эпитаксиалдык пленкалардагы дислокациянын тыгыздыгы гомоэпитаксиалдык пленкаларга караганда дагы эле жогору (болжол менен 1010см-2, кремний гомоэпитаксиалдык пленкалардагы же галлий арсенидиндеги нөл дислокация тыгыздыгы менен салыштырганда, 10-жана гомоэпитаксиалдык пленкалардын ортосундагы 2). Кемчиликтин жогорку тыгыздыгы ташуучунун мобилдүүлүгүн азайтат, ошону менен азчылыкты ташуучунун иштөө мөөнөтүн кыскартат жана жылуулук өткөрүмдүүлүктү азайтат, мунун баары аппараттын иштешин төмөндөтөт [4];
✔ Сапфирдин термикалык кеңейүү коэффициенти GaNга караганда чоңураак, андыктан эпитаксиалдык катмарда катмарлануу температурасынан бөлмө температурасына чейин муздатуу процессинде биаксиалдык кысуу стресси пайда болот. Калыңыраак эпитаксиалдык пленкалар үчүн бул стресс пленканын же ал тургай субстраттын жарылуусуна алып келиши мүмкүн;
✔ Башка субстраттарга салыштырмалуу сапфир субстраттарынын жылуулук өткөрүмдүүлүгү төмөн (болжол менен 0,25W*cm-1*K-1 100℃) жана жылуулукту таркатуучу көрсөткүчү начар;
✔ Өткөргүчтүгү начар болгондуктан, сапфир субстраттары аларды башка жарым өткөргүч түзүлүштөр менен интеграциялоого жана колдонууга ыңгайлуу эмес.
Сапфир субстраттарында өстүрүлгөн GaN эпитаксиалдык катмарларынын дефект тыгыздыгы жогору болсо да, ал GaN негизиндеги көк-жашыл диоддордун оптоэлектрондук көрсөткүчтөрүн олуттуу төмөндөтпөйт, ошондуктан сапфир субстраттары дагы эле GaN негизиндеги LED үчүн кеңири колдонулган субстрат болуп саналат.
Лазердер же башка жогорку тыгыздыктагы электр приборлору сыяктуу GaN түзүлүштөрүнүн жаңы колдонмолорунун өнүгүшү менен сапфир субстраттарынын мүнөздүү кемчиликтери аларды колдонууга чектөө болуп калды. Мындан тышкары, SiC субстраттарын өстүрүү технологиясын өнүктүрүү, чыгымдарды азайтуу жана Si субстраттарында GaN эпитаксиалдык технологиясынын жетилиши менен, сапфир субстраттарында GaN эпитаксиалдык катмарларын өстүрүү боюнча көбүрөөк изилдөө акырындык менен муздатуу тенденциясын көрсөттү.
SiC боюнча GaN эпитаксиясы
Сапфир менен салыштырганда, SiC субстраттары (4H- жана 6H-кристаллдары) GaN эпитаксиалдык катмарлары (3,1%, [0001] багытталган эпитаксиалдык пленкаларга барабар), жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүк (болжол менен 3,8Вт*см-1*К) менен торчо шайкеш келбөөчүлүккө ээ. -1) ж.б. Мындан тышкары, SiC субстраттарынын өткөргүчтүгү электрдик контакттарга да мүмкүндүк берет аспаптын түзүлүшүн жөнөкөйлөштүрүүгө жардам берет субстрат арткы жасалышы керек. Бул артыкчылыктардын болушу кремний карбидинин субстраттарында GaN эпитаксисинин үстүндө иштөөгө барган сайын көбүрөөк изилдөөчүлөрдү тартты.
Бирок, GaN эпилайерлерин өстүрбөө үчүн SiC субстраттарында түздөн-түз иштөө, ошондой эле бир катар кемчиликтерге дуушар болот, анын ичинде төмөнкүлөр:
✔ SiC субстраттарынын бетинин тегиздиги сапфирдик субстраттарга караганда бир топ жогору (сапфирдин оройлугу 0,1нм RMS, SiC бүдүрлүүлүгү 1нм RMS), SiC субстраттарынын катуулугу жогору жана иштетүү сапаты начар, бул тегиздик жана калдык жылмалоо зыяны да GaN эпилайерлердеги кемчиликтердин булактары.
✔ SiC субстраттарынын бурама дислокациясынын тыгыздыгы жогору (дислокациянын тыгыздыгы 103-104см-2), бурама дислокациялары GaN эпилайерине жайылып, аппараттын иштешин төмөндөтүшү мүмкүн;
✔ Субстрат бетиндеги атомдук түзүлүш GaN эпилайеринде стекалык бузулуулардын (BSFs) пайда болушун шарттайт. SiC субстраттарында эпитаксиалдык GaN үчүн субстратта бир нече мүмкүн болгон атомдук жайгашуу буйруктары бар, натыйжада андагы эпитаксиалдык GaN катмарынын баштапкы атомдук тизилишинин ирети дал келбей калат, бул катачылыктарга жакын. Stacking мүчүлүштүктөрү (SFs) с огунун боюнда орнотулган электр талааларын киргизип, учактагы ташуучу бөлүүчү түзүлүштөрдүн агып кетиши сыяктуу көйгөйлөргө алып келет;
✔ SiC субстраттын жылуулук кеңейүү коэффициенти AlN жана GaNга караганда кичине, бул муздатуу процессинде эпитаксиалдык катмар менен субстраттын ортосунда термикалык стресстин топтолушун шарттайт. Waltereit жана Brand изилдөөлөрдүн натыйжаларына таянып, бул көйгөй жука, когеренттүү чыңалган AlN нуклеация катмарларында GaN эпитаксиалдык катмарларын өстүрүү жолу менен жеңилдетилиши же чечилиши мүмкүн экендигин алдын ала айтышкан;
✔ Ga атомдорунун начар нымдуулук маселеси. GaN эпитаксиалдык катмарларын түздөн-түз SiC бетинде өстүргөндө, эки атомдун ортосундагы нымдуулуктун начардыгынан GaN субстрат бетинде 3D аралынын өсүшүнө жакын болот. Буфердик катмарды киргизүү GaN эпитаксиндеги эпитаксиалдык материалдардын сапатын жакшыртуу үчүн эң көп колдонулган чечим болуп саналат. AlN же AlxGa1-xN буфердик катмарын киргизүү SiC бетинин нымдуулугун натыйжалуу жакшыртат жана GaN эпитаксиалдык катмарын эки өлчөмдүү өстүрөт. Мындан тышкары, ал ошондой эле стрессти жөнгө салуу жана GaN epitaxy чейин созулган субстрат кемчиликтерин алдын алат;
✔ SiC субстраттарын даярдоо технологиясы жетиле элек, субстраттын баасы жогору, жеткирүүчүлөр аз жана аз камсыз кылуу.
Торрес жана башкалардын изилдөөлөрү көрсөткөндөй, эпитаксиянын алдында SiC субстратын H2 менен жогорку температурада (1600°C) сүртүү субстраттын бетинде бир кыйла иреттелген кадам түзүмүн түзө алат, ошону менен түздөн-түз болгонго караганда жогорку сапаттагы AlN эпитаксиалдык пленкага ээ болот. баштапкы субстрат бетинде өстүрүлгөн. Xie жана анын командасынын изилдөөлөрү ошондой эле кремний карбидинин субстраттын алдын ала тазалоо GaN эпитаксиалдык катмарынын беттик морфологиясын жана кристаллдык сапатын бир топ жакшыртаарын көрсөтүп турат. Смит жана башкалар. субстрат/буфер катмары жана буфердик катмар/эпитаксиалдык катмар интерфейстеринен келип чыккан жиптин дислокациялары субстраттын тегиздигине байланыштуу экендигин аныкташкан [5].
Figure 4 6H-SiC субстратында (0001) өстүрүлгөн GaN эпитаксиалдык катмар үлгүлөрүнүн TEM морфологиясы ар кандай беттик тазалоо шарттарында (а) химиялык тазалоо; (б) химиялык тазалоо + суутек плазмасын тазалоо; (c) химиялык тазалоо + суутек плазмасын тазалоо + 1300 ℃ суутек жылуулук менен дарылоо 30 мүнөт
Si боюнча GaN эпитаксиясы
кремний карбиди, сапфир жана башка субстраттар менен салыштырганда, кремний субстрат даярдоо жараяны жетилген, ал туруктуу жогорку наркы аткаруу менен жетилген ири өлчөмдөгү субстраттарды камсыз кыла алат. Ошол эле учурда, жылуулук өткөрүмдүүлүк жана электр өткөрүмдүүлүк жакшы, жана Si электрондук аппарат жараяны жетилген. Келечекте оптоэлектрондук GaN түзүлүштөрүн Si электрондук аппараттары менен эң сонун интеграциялоо мүмкүнчүлүгү кремнийдеги GaN эпитаксисинин өсүшүн абдан жагымдуу кылат.
Бирок, Si субстрат менен GaN материалынын ортосундагы тор константаларынын чоң айырмасынан улам, Si субстратындагы GaN гетерогендүү эпитаксиси типтүү чоң дал келбеген эпитаксия болуп саналат жана ал дагы бир катар көйгөйлөргө туш болушу керек:
✔ Беттик интерфейстин энергия маселеси. GaN Si субстратында өскөндө, Si субстраттын бети адегенде азотдолгон аморфтук кремний нитриддик катмарын пайда кылат, ал жогорку тыгыздыктагы GaN ядросунун түзүлүшүнө жана өсүшүнө шарт түзбөйт. Мындан тышкары, Si бети алгач Ga менен байланышат, ал Si субстраттын бетин дат басат. Жогорку температурада Si бетинин ажыроосу GaN эпитаксиалдык катмарына таралып, кара кремний тактарын пайда кылат.
✔ GaN жана Si ортосундагы решетканын туруктуу дал келбеши чоң (~17%), бул жогорку тыгыздыктагы жип дислокацияларынын пайда болушуна алып келет жана эпитаксиалдык катмардын сапатын бир топ төмөндөтөт;
✔ Si менен салыштырганда GaN чоңураак жылуулук кеңейүү коэффициентине ээ (GaNнын жылуулук кеңейүү коэффициенти болжол менен 5,6×10-6К-1, Siнин жылуулук кеңейүү коэффициенти болжол менен 2,6×10-6К-1) жана GaNда жаракалар пайда болушу мүмкүн. эпитаксиалдык температураны бөлмө температурасына чейин муздатуу учурунда эпитаксиалдык катмар;
✔ Si жогорку температурада NH3 менен реакцияга кирип, поликристаллдык SiNx түзүшөт. AlN поликристаллдык SiNx боюнча артыкчылыктуу багытталган ядро түзө албайт, бул кийинчерээк өскөн GaN катмарынын башаламан ориентациясына жана көп сандагы кемчиликтерге алып келет, натыйжада GaN эпитаксиалдык катмарынын кристаллдык сапаты начар, ал тургай бир кристаллдык түзүүнү кыйындатат. GaN эпитаксиалдык катмар [6].
Чоң торлордун дал келбөө маселесин чечүү үчүн изилдөөчүлөр Si субстраттарына буфердик катмарлар катары AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO жана SiC сыяктуу материалдарды киргизүүгө аракет кылышкан. Поликристаллдык SiNx түзүлүшүнө жол бербөө жана GaN/AlN/Si (111) материалдарынын кристаллдык сапатына анын терс таасирин азайтуу үчүн, адатта, TMAl AlN буфердик катмарынын эпитаксиалдык өсүшүнө чейин белгилүү бир убакытка киргизилиши керек. NH3түн SiNx түзүшү үчүн ачык Si бети менен реакциясына жол бербөө үчүн. Мындан тышкары, эпитаксиалдык катмардын сапатын жакшыртуу үчүн үлгүлүү субстрат технологиясы сыяктуу эпитаксиялык технологиялар колдонулушу мүмкүн. Бул технологияларды иштеп чыгуу эпитаксиалдык интерфейсте SiNx түзүлүшүн токтотууга, GaN эпитаксиалдык катмарынын эки өлчөмдүү өсүшүнө көмөктөшүүгө жана эпитаксиалдык катмардын өсүү сапатын жакшыртууга жардам берет. Мындан тышкары, кремний субстратында GaN эпитаксиалдык катмарында жаракаларды болтурбоо үчүн жылуулук кеңейүү коэффициенттериндеги айырмадан келип чыккан чыңалуу стрессинин ордун толтуруу үчүн AlN буфердик катмары киргизилет. Кросттун изилдөөлөрү AlN буфердик катмарынын калыңдыгы менен штаммдын азайышы ортосунда оң корреляция бар экенин көрсөтүп турат. Буфердик катмардын калыңдыгы 12 нмге жеткенде, эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы 6мкмден ашкан эпитаксиалдык катмарды кремний субстратында эпитаксиалдык катмардын жаракалары жок тийиштүү өсүү схемасы аркылуу өстүрсө болот.
Изилдөөчүлөрдүн узак мөөнөттүү аракеттеринен кийин кремний субстраттарында өстүрүлгөн GaN эпитаксиалдык катмарларынын сапаты бир топ жакшырып, талаа эффективдүү транзисторлору, Шоттки тосмо ультрафиолет детекторлору, көк-жашыл светодиоддор жана ультра кызгылт көк лазер сыяктуу приборлор олуттуу ийгиликтерге жетишти.
Кыскача айтканда, кеңири колдонулган GaN эпитаксиалдык субстраттарынын бардыгы гетерогендүү эпитаксия болгондуктан, алардын бардыгы торлордун дал келбестиги жана ар кандай деңгээлдеги жылуулук кеңейүү коэффициенттериндеги чоң айырмачылыктар сыяктуу жалпы көйгөйлөргө туш болушат. Бир тектүү эпитаксиалдык GaN субстраттары технологиянын жетилгендиги менен чектелет, ал эми субстраттар массалык түрдө чыгарыла элек. Өндүрүштүн баасы жогору, субстраттын көлөмү кичинекей жана субстрат сапаты идеалдуу эмес. Жацы GaN эпитаксиалдык субстраттарды иштеп чыгуу жана эпитаксиалдык сапатты жакшыртуу дагы эле GaN эпитаксиалдык тармагын мындан ары өнүктүрүүнү чектеген маанилүү факторлордун бири болуп саналат.
IV. GaN эпитаксисинин жалпы ыкмалары
MOCVD (химиялык бууларды жайгаштыруу)
GaN субстраттарында бир тектүү эпитаксия GaN эпитаксиясы үчүн эң жакшы тандоо болуп саналат. Бирок, химиялык буу чөктүрүүнүн прекурсорлору триметилгалий жана аммиак, ал эми ташуучу газ суутек болгондуктан, типтүү MOCVD өсүү температурасы болжол менен 1000-1100 ℃, ал эми MOCVD өсүү темпи саатына бир нече микрон. Ал атомдук деңгээлдеги тик интерфейстерди чыгара алат, бул гетероидукцияларды, кванттык скважиналарды, супер торлорду жана башка структураларды өстүрүү үчүн абдан ылайыктуу. Анын тез өсүү темпи, жакшы бирдейлиги жана чоң аянтты жана көп кесимдүү өсүүгө ылайыктуулугу көбүнчө өнөр жай өндүрүшүндө колдонулат.
MBE (молекулярдык нур эпитаксиясы)
Молекулярдык нур эпитаксисинде Ga элементардык булакты колдонот, ал эми активдүү азот RF плазмасы аркылуу азоттон алынат. MOCVD ыкмасы менен салыштырганда, MBE өсүү температурасы болжол менен 350-400 ℃ төмөн. Төмөнкү өсүү температурасы жогорку температура чөйрөлөр менен шартталган кээ бир булгануудан качууга болот. MBE системасы ультра жогорку вакуумда иштейт, бул ага жеринде аныктоо ыкмаларын интеграциялоого мүмкүндүк берет. Ошол эле учурда анын өсүү темпи жана өндүрүштүк кубаттуулугун MOCVD менен салыштырууга болбойт жана ал илимий изилдөөлөрдө көбүрөөк колдонулат [7].
5-сүрөт (а) Eiko-MBE схемасы (б) MBE негизги реакция камерасынын схемасы
HVPE ыкмасы (гидрид буу фаза эпитаксиси)
Гидриддик буу фазасынын эпитаксисинин прекурсорлору GaCl3 жана NH3 болуп саналат. Detchprohm жана башкалар. бул ыкманы сапфир субстраттын бетинде калыңдыгы жүздөгөн микрон GaN эпитаксиалдык катмарын өстүрүү үчүн колдонду. Алардын экспериментинде ZnO катмары сапфир субстраты менен эпитаксиалдык катмардын ортосунда буфердик катмар катары өстүрүлүп, эпитаксиалдык катмар субстраттын бетинен тазаланган. MOCVD жана MBE менен салыштырганда, HVPE ыкмасынын негизги өзгөчөлүгү калың катмарларды жана жапырт материалдарды өндүрүү үчүн ылайыктуу болгон анын жогорку өсүү темпи болуп саналат. Бирок, эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы 20мкм ашканда, бул ыкма менен өндүрүлгөн эпитаксиалдык катмар жаракаларга жакын болот.
Акира USUI бул ыкманын негизинде үлгүлүү субстрат технологиясын киргизди. Алар алгач MOCVD ыкмасын колдонуу менен сапфир субстратында жука 1-1.5μm калың GaN эпитаксиалдык катмарын өстүрүштү. Эпитаксиалдык катмар төмөнкү температуралык шарттарда өстүрүлгөн 20нм калың GaN буфердик катмардан жана жогорку температура шарттарында өскөн GaN катмарынан турган. Андан кийин, 430 ℃, эпитаксиалдык катмардын бетине SiO2 катмары капталган жана SiO2 пленкасында фотолитография аркылуу терезе тилкелери жасалган. Чыгырыктардын аралыгы 7мкм жана масканын туурасы 1мкмден 4мкмге чейин болгон. Бул жакшыртуудан кийин алар 2 дюймдук диаметри бар сапфир субстратында GaN эпитаксиалдык катмарын алышты, ал жаракасыз жана калыңдыгы ондогон, ал тургай жүздөгөн микрондорго чейин көбөйсө да күзгүдөй жылмакай болгон. Кемчиликтин тыгыздыгы салттуу HVPE ыкмасынын 109-1010cm-2ден 6×107см-2ге чейин кыскарган. Алар ошондой эле экспериментте өсүү темпи 75μm/с ашканда үлгүнүн бети орой болоорун баса белгилешти [8].
6-сүрөт Графикалык субстрат схемасы
V. Жыйынтык жана болжол
GaN материалдары 2014-жылы көгүлтүр жарык диоду ошол жылы физика боюнча Нобель сыйлыгын утуп алганда пайда боло баштаган жана керектөөчү электроника тармагында коомчулуктун тез кубаттоо колдонмолоруна кирген. Чынында, көпчүлүк адамдар көрө албаган 5G базалык станцияларында колдонулган күч күчөткүчтөрүндө жана RF түзмөктөрүндөгү тиркемелер да акырындык менен пайда болду. Акыркы жылдары, GaN негизиндеги автомобиль классындагы электр шаймандарынын ачылышы GaN материалдарын колдонуу рыногу үчүн жаңы өсүү чекиттерин ачат деп күтүлүүдө.
Зор рыноктук суроо-талап, албетте, GaN менен байланышкан тармактарды жана технологияларды өнүктүрүүгө өбөлгө түзөт. GaN-байланыштуу өнөр жай чынжырынын жетилгендиги жана өркүндөтүлүшү менен учурдагы GaN эпитаксиалдык технологиясы дуушар болгон көйгөйлөр акыры жакшыртылып же жоюлат. Келечекте, адамдар, албетте, көбүрөөк жаңы эпитаксиалдык технологияларды жана мыкты субстрат параметрлерин иштеп чыгат. Ага чейин, адамдар колдонуу сценарийлеринин өзгөчөлүктөрүнө ылайык, ар кандай колдонуу сценарийлери үчүн эң ылайыктуу тышкы изилдөө технологиясын жана субстратын тандап, эң атаандаштыкка жөндөмдүү ыңгайлаштырылган өнүмдөрдү чыгара алышат.
Посттун убактысы: Jun-28-2024