1. Drëtt Generatioun semiconductors
Déi éischt Generatioun Hallefleittechnologie gouf entwéckelt baséiert op Hallefleitmaterialien wéi Si a Ge. Et ass d'Material Basis fir d'Entwécklung vun Transistoren an integréiert Circuit Technologie. Déi éischt Generatioun Hallefleitmaterialien hunn d'Basis fir d'elektronesch Industrie am 20. Joerhonnert geluecht a sinn d'Basismaterialien fir integréiert Circuittechnologie.
Déi zweet Generatioun Hallefleitmaterialien enthalen haaptsächlech Galliumarsenid, Indiumphosphid, Galliumphosphid, Indiumarsenid, Aluminiumarsenid an hir ternär Verbindungen. Déi zweet Generatioun Hallefleitmaterialien sinn d'Fundament vun der optoelektronescher Informatiounsindustrie. Op dëser Basis sinn ähnlech Industrien wéi Beliichtung, Display, Laser a Photovoltaik entwéckelt. Si gi wäit an der moderner Informatiounstechnologie an optoelektronescher Displayindustrie benotzt.
Representativ Materialien vun der drëtter Generatioun Hallefleitmaterialien enthalen Galliumnitrid a Siliziumkarbid. Wéinst hirem breet Band Spalt, héich Elektronen Sättigung Driftsgeschwindegkeet, héich thermesch Konduktivitéit, an héijer Ofbaufeldstäerkt, si si ideal Materialien fir héich Kraaftdicht, Héichfrequenz a Low-Verloscht elektronesch Geräter ze preparéieren. Ënnert hinnen hunn Siliziumkarbid Kraaftapparater d'Virdeeler vun enger héijer Energiedicht, gerénger Energieverbrauch a klenger Gréisst, an hunn breet Uwendungsperspektiven an nei Energieautoen, Photovoltaik, Schinnentransport, Big Data, an aner Felder. Galliumnitrid RF-Geräter hunn d'Virdeeler vun héijer Frequenz, héijer Kraaft, breet Bandbreedung, geréngem Stroumverbrauch a kleng Gréisst, an hunn breet Uwendungsperspektiven an 5G Kommunikatiounen, dem Internet vun de Saachen, Militärradar an aner Felder. Zousätzlech gi Galliumnitrid-baséiert Kraaftapparater vill am Low-Volt Feld benotzt. Zousätzlech, an de leschte Joeren, ginn opkomende Galliumoxidmaterialien erwaart technesch Komplementaritéit mat existéierende SiC a GaN Technologien ze bilden, an hunn potenziell Uwendungsperspektiven an de Low-Frequenz an Héichspannungsfelder.
Am Verglach mat den zweeter Generatioun Hallefleitmaterialien hunn déi drëtt Generatioun Hallefleitmaterial méi breet Bandgap Breet (d'Bandgap Breet vu Si, en typescht Material vun der éischter Generatioun Hallefleitmaterial, ass ongeféier 1.1eV, d'Bandgap Breet vu GaAs, eng typesch Material vun der zweeter Generatioun Hallefleitmaterial ass ongeféier 1,42 eV, an d'Bandgap Breet vum GaN, en typescht Material vum Drëtt Generatioun Hallefleitmaterial, ass iwwer 2,3 eV), méi staark Stralungsresistenz, méi staark Resistenz géint elektrescht Feld Decompte, an héich Temperatur Resistenz. Déi drëtt Generatioun Hallefleitmaterialien mat méi breet Bandgap Breet si besonnesch gëeegent fir d'Produktioun vu Stralungsbeständeg, Héichfrequenz, Héichkraaft an héich Integratiounsdicht elektronesch Geräter. Hir Uwendungen a Mikrowellen Radiofrequenz Geräter, LEDs, Laser, Kraaftapparater an aner Felder hu vill Opmierksamkeet ugezunn, a si hunn breet Entwécklungsperspektiven an der mobiler Kommunikatioun, Smart Grids, Eisebunnstransit, nei Energie Gefierer, Konsumentelektronik, an ultraviolet a blo gewisen. -gréng Luucht Apparater [1].
Bildquell: CASA, Zheshang Securities Research Institute
Figur 1 GaN Muecht Apparat Zäit Skala a Prognosen
II GaN Material Struktur a Charakteristiken
GaN ass en direkten Bandgap Halbleiter. D'Bandgap Breet vun der Wurtzite Struktur bei Raumtemperatur ass ongeféier 3,26eV. GaN Materialien hunn dräi Haaptkristallstrukturen, nämlech Wurtzitstruktur, Sphaleritstruktur a Fielssalzstruktur. Ënner hinnen ass d'Wurtzite Struktur déi stabilste Kristallstruktur. Figur 2 ass en Diagramm vun der sechseckegen Wurtzit Struktur vu GaN. D'Wurtzite Struktur vum GaN Material gehéiert zu enger sechseckegen zougepackter Struktur. All Eenheetszell huet 12 Atomer, dorënner 6 N Atomer a 6 Ga Atomer. All Ga (N) Atom bildt eng Verbindung mat de 4 nooste N (Ga) Atomer a gëtt an der Reiefolleg vun ABABAB gestapelt ... laanscht d'Richtung [0001] [2].
Figur 2 Wurtzite Struktur GaN Kristallsglas produzéiert Zell Diagramm
III Allgemeng benotzt Substrate fir GaN Epitaxie
Et schéngt datt homogen Epitaxie op GaN Substrate déi bescht Wiel fir GaN Epitaxie ass. Wéi och ëmmer, wéinst der grousser Bindungsenergie vu GaN, wann d'Temperatur de Schmelzpunkt vun 2500 ℃ erreecht, ass säin entspriechende Zersetzungsdrock ongeféier 4.5GPa. Wann den Zersetzungsdrock méi niddereg ass wéi dësen Drock, schmëlzt GaN net mee zersetzt direkt. Dëst mécht reife Substratpräparatiounstechnologien wéi d'Czochralski Method net gëeegent fir d'Virbereedung vu GaN Eenkristallsubstrater, wat GaN Substrate schwéier ze masseg produzéieren an deier mécht. Dofir, sinn d'Substrate allgemeng am GaN epitaxial Wuesstem benotzt haaptsächlech Si, SiC, Saphir, etc.. [3].
Chart 3 GaN a Parameter vun allgemeng benotzte Substratmaterialien
GaN epitaxy op Saphir
Saphir huet stabil chemesch Eegeschaften, ass bëlleg, an huet eng héich Reife vun grouss-Skala Produktioun Industrie. Dofir ass et ee vun de fréisten an am meeschte verbreet benotzte Substratmaterialien an der Halbleitergerätstechnik ginn. Als ee vun den allgemeng benotzte Substrate fir GaN Epitaxie sinn d'Haaptprobleemer déi fir Saphir Substrater geléist musse ginn:
✔ Wéinst dem grousse Gitter Mëssverständnis tëscht Saphir (Al2O3) a GaN (ongeféier 15%) ass d'Defektdicht op der Interface tëscht der epitaxialer Schicht an dem Substrat ganz héich. Fir seng negativ Auswierkunge ze reduzéieren, muss de Substrat eng komplex Virbehandlung ënnerworf ginn ier den Epitaxisprozess ufänkt. Virun wuesse GaN Epitaxie op Saphir Substrater, muss d'Substratoberfläche fir d'éischt strikt gereinegt ginn fir Verschmotzungen ze entfernen, Rescht Polierschued, etc., a fir Schrëtt a Schrëtt Uewerfläch Strukturen ze produzéieren. Duerno gëtt d'Substratoberfläche nitridéiert fir d'Befeuchtungseigenschaften vun der epitaxialer Schicht z'änneren. Schlussendlech muss eng dënn AlN-Pufferschicht (normalerweis 10-100nm déck) op der Substratoberfläche deposéiert ginn a bei niddereger Temperatur annealéiert ginn fir de finalen epitaxiale Wuesstum virzebereeden. Trotzdem ass d'Dislokatiounsdicht a GaN Epitaxialfilmer, déi op Saphirsubstrater gewuess sinn, nach ëmmer méi héich wéi déi vun homoepitaxialen Filmer (ongeféier 1010cm-2, am Verglach mat wesentlech Null Dislokatiounsdichte a Silicium homoepitaxial Filmer oder Galliumarsenid homoepitaxial Filmer, oder tëscht 10402 cm) 2). Déi méi héich Defektdicht reduzéiert d'Trägermobilitéit, wouduerch d'Liewensdauer vun der Minoritéitsträger verkierzt an d'thermesch Konduktivitéit reduzéiert, all dat wäert d'Apparatleistung reduzéieren [4];
✔ Den thermesche Expansiounskoeffizient vu Saphir ass méi grouss wéi dee vu GaN, sou datt biaxial Kompressiounsstress an der Epitaxialschicht wärend dem Ofkillungsprozess vun der Oflagerungstemperatur op Raumtemperatur generéiert gëtt. Fir déck epitaxial Filmer kann dëse Stress Rëss vum Film oder souguer de Substrat verursaachen;
✔ Am Verglach mat anere Substrate ass d'thermesch Konduktivitéit vu Saphir Substrate méi niddereg (ongeféier 0.25W * cm-1 * K-1 bei 100 ℃), an d'Wärmevergëftungsleistung ass schlecht;
✔ Wéinst senger schlechter Konduktivitéit sinn Saphirsubstrater net bevorzugt fir hir Integratioun an Uwendung mat anere Hallefleitgeräter.
Och wann d'Defektdicht vu GaN Epitaxialschichten, déi op Saphirsubstrater ugebaut sinn, héich ass, schéngt et net d'optoelektronesch Leeschtung vu GaN-baséiert blo-grénge LEDs wesentlech ze reduzéieren, sou datt Saphir-Substrate nach ëmmer allgemeng benotzt Substrate fir GaN-baséiert LEDs.
Mat der Entwécklung vu méi neien Uwendungen vu GaN-Geräter wéi Laser oder aner High-Density Power-Geräter, sinn déi inherent Mängel vu Saphir-Substrate ëmmer méi eng Limitatioun op hir Uwendung ginn. Zousätzlech, mat der Entwécklung vu SiC Substratwachstumstechnologie, Käschtereduktioun an der Reife vun der GaN epitaxialer Technologie op Si Substrater, huet méi Fuerschung iwwer wuessend GaN epitaxial Schichten op Saphir Substrate graduell e Killtrend gewisen.
GaN Epitaxie op SiC
Am Verglach mat Saphir hunn SiC Substrate (4H- a 6H-Kristalle) e méi klengen Gitter-Mëssmatch mat GaN-epitaxiale Schichten (3,1%, gläichwäerteg zu [0001] orientéierten Epitaxialfilmer), méi héich thermesch Konduktivitéit (ongeféier 3,8W * cm-1 * K -1), etc.. Zousätzlech erlaabt d'Konduktivitéit vu SiC-Substraten och elektresch Kontakter op der Réck vum Substrat ze maachen, wat hëlleft fir d'Apparatstruktur ze vereinfachen. D'Existenz vun dëse Virdeeler huet ëmmer méi Fuerscher ugezunn fir un der GaN-Epitaxie op Siliziumkarbidsubstrater ze schaffen.
Wéi och ëmmer, direkt op SiC Substrater ze schaffen fir GaN Epilayer wuessen ze vermeiden huet och eng Serie vun Nodeeler, dorënner déi folgend:
✔ D'Uewerflächenrauheet vu SiC-Substrate ass vill méi héich wéi déi vu Saphir-Substraten (Saphir-Rauwheet 0.1nm RMS, SiC-Rauwheet 1nm RMS), SiC-Substrater hunn héich Härtheet a schlecht Veraarbechtungsleistung, an dës Rauhheet a Reschtpoléierschued sinn och ee vun de Quelle vu Mängel an GaN Epilayers.
✔ D'Schraube-Dislokatiounsdicht vu SiC-Substraten ass héich (Dislokatiounsdicht 103-104cm-2), Schraube-Dislokatioune kënne sech an d'GaN-Epilayer propagéieren an d'Geräterleistung reduzéieren;
✔ D'Atomarrangement op der Substrat Uewerfläch induzéiert d'Bildung vu Stackfehler (BSFs) an der GaN Epilayer. Fir epitaxial GaN op SiC Substrater, ginn et multiple méiglech atomarer Arrangement Uerderen um Substrat, wat zu inkonsistent initialen atomarer Stackinguerdnung vun der epitaxialer GaN Schicht drop resultéiert, déi ufälleg ass fir Feeler ze stackelen. Stacking Feeler (SFs) féieren agebaut elektresch Felder laanscht d'c-Achs, wat zu Probleemer féiert wéi Auslafe vun In-Plane Carrier Trennungsapparater;
✔ Den thermesche Expansiounskoeffizient vum SiC Substrat ass méi kleng wéi dee vun AlN a GaN, wat d'thermesch Stressakkumulatioun tëscht der Epitaxialschicht an dem Substrat während dem Ofkillungsprozess verursaacht. Waltereit a Brand virausgesot baséiert op hire Fuerschungsresultater datt dëse Problem erliichtert oder geléist ka ginn andeems GaN epitaxial Schichten op dënnem, kohärent gespannten AlN Nukleatiounsschichten wuessen;
✔ De Problem vun enger schlechter Befeuchtbarkeet vu Ga-Atomer. Wann Dir GaN epitaxial Schichten direkt op der SiC Uewerfläch wuessen, wéinst der schlechter Befeuchtbarkeet tëscht den zwee Atomer, ass GaN ufälleg fir 3D Inselwachstum op der Substrat Uewerfläch. Eng Pufferschicht aféieren ass déi meescht benotzt Léisung fir d'Qualitéit vun epitaxialen Materialien an der GaN Epitaxie ze verbesseren. D'Aféierung vun enger AlN oder AlxGa1-xN Pufferschicht kann effektiv d'Befeuchtbarkeet vun der SiC Uewerfläch verbesseren an d'Gan epitaxial Schicht an zwou Dimensiounen wuessen. Zousätzlech kann et och Stress reguléieren an d'Substratfehler verhënneren datt se op GaN Epitaxie verlängeren;
✔ D'Virbereedungstechnologie vu SiC Substrate ass onreift, d'Substratkäschte sinn héich, an et gi wéineg Fournisseuren a wéineg Versuergung.
D'Fuerschung vum Torres et al. weist datt d'Ätzen vum SiC-Substrat mat H2 bei héijer Temperatur (1600 ° C) virun der Epitaxie eng méi bestallt Schrëttstruktur op der Substratoberfläche produzéieren, an doduerch e méi héije Qualitéits AlN epitaxialen Film kritt wéi wann et direkt ass. ugebaut op der ursprénglecher Substratfläch. D'Fuerschung vum Xie a seng Team weist och datt d'Ätzvirbehandlung vum Siliziumkarbidsubstrat d'Uewerflächemorphologie an d'Kristallqualitéit vun der GaN epitaxialer Schicht wesentlech verbesseren kann. Schmitz et al. fonnt datt threading Dislokatiounen aus dem Substrat / Bufferschicht a Pufferschicht / Epitaxialschichtschnëttplazen entstinn mat der Flaachheet vum Substrat [5].
Figur 4 TEM Morphologie vun GaN epitaxial Layer Echantillon op 6H-SiC Substrat ugebaut (0001) ënner verschiddene Uewerfläch Behandlung Konditiounen (eng) chemesch Botzen; (b) chemesch Botzen + Waasserstoff Plasma Behandlung; (c) chemesch Botzen + Waasserstoff Plasma Behandlung + 1300 ℃ Waasserstoff Hëtzt Behandlung fir 30min
GaN Epitaxie op Si
Am Verglach mat Siliziumkarbid, Saphir an aner Substrater ass de Siliziumsubstratpräparatiounsprozess reift, an et kann stabil reife grouss Substrate mat héijer Käschte leeschten. Zur selwechter Zäit sinn d'thermesch Konduktivitéit an d'elektresch Konduktivitéit gutt, an de Si elektroneschen Apparat Prozess ass reift. D'Méiglechkeet fir optoelektronesch GaN-Geräter mat Si elektronesche Geräter an der Zukunft perfekt z'integréieren mécht och de Wuesstum vun der GaN-Epitaxie op Silizium ganz attraktiv.
Wéi och ëmmer, wéinst dem groussen Ënnerscheed an de Gitterkonstanten tëscht Si Substrat a GaN Material, ass heterogen Epitaxie vu GaN op Si Substrat eng typesch grouss Mismatch Epitaxie, an et muss och eng Serie vu Probleemer konfrontéieren:
✔ Surface Interface Energie Problem. Wann GaN op engem Si-Substrat wächst, gëtt d'Uewerfläch vum Si-Substrat fir d'éischt nitridéiert fir eng amorph Siliziumnitridschicht ze bilden déi net fir d'Nukleatioun an de Wuesstum vu GaN mat héijer Dicht ass. Zousätzlech wäert d'Si-Uewerfläch als éischt Ga kontaktéieren, wat d'Uewerfläch vum Si-Substrat korrodéiert. Bei héijen Temperaturen diffuséiert d'Zersetzung vun der Si Uewerfläch an d'GaN epitaxial Schicht fir schwaarz Siliziumflecken ze bilden.
✔ De Gitter konstante Mëssverständnis tëscht GaN a Si ass grouss (~ 17%), wat zu der Bildung vu High-Density Threading Dislokatiounen féiert an d'Qualitéit vun der epitaxialer Schicht wesentlech reduzéiert;
✔ Am Verglach mam Si huet GaN e méi groussen thermesche Expansiounskoeffizient (GaN's thermesche Expansiounskoeffizient ass ongeféier 5,6 × 10-6K-1, dem Si seng thermesch Expansiounskoeffizient ass ongeféier 2,6 × 10-6K-1), a Rëss kënnen am GaN generéiert ginn epitaxial Schicht während der Ofkillung vun der Epitaxialtemperatur op Raumtemperatur;
✔ Si reagéiert mat NH3 bei héijen Temperaturen fir polykristallin SiNx ze bilden. AlN kann net e préférentiell orientéierten Kär op polykristalline SiNx bilden, wat zu enger gestéierter Orientéierung vun der spéider erwuessene GaN Schicht an enger héijer Unzuel vu Mängel féiert, wat zu enger schlechter Kristallqualitéit vun der GaN epitaxialer Schicht resultéiert, a souguer Schwieregkeete bei der Bildung vun enger eenzegkristalliner Schicht. GaN epitaxial Layer [6].
Fir de Problem vu grousse Gitter-Mëssmatch ze léisen, hunn d'Fuerscher probéiert Materialien wéi AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO a SiC als Pufferschichten op Si-Substrate aféieren. Fir d'Bildung vu polykristalline SiNx ze vermeiden a seng negativ Auswierkungen op d'Kristallqualitéit vu GaN/AlN/Si (111) Materialien ze reduzéieren, ass TMAl normalerweis erfuerderlech fir eng gewëssen Zäit virum epitaxialen Wuesstum vun der AlN Pufferschicht agefouert ze ginn. fir ze verhënneren, datt NH3 mat der ausgesater Si Uewerfläch reagéiert fir SiNx ze bilden. Zousätzlech kënnen epitaxial Technologien wéi Muster Substrattechnologie benotzt ginn fir d'Qualitéit vun der epitaxialer Schicht ze verbesseren. D'Entwécklung vun dësen Technologien hëlleft d'Bildung vu SiNx op der epitaxialer Interface ze hemmen, den zweedimensionalen Wuesstum vun der GaN epitaxialer Schicht förderen an d'Wuesstumsqualitéit vun der epitaxialer Schicht verbesseren. Zousätzlech gëtt eng AlN-Pufferschicht agefouert fir de Spannspannung ze kompenséieren, deen duerch den Ënnerscheed an den thermesche Expansiounskoeffizienten verursaacht gëtt, fir Rëss an der GaN-Epitaxialschicht um Siliziumsubstrat ze vermeiden. Dem Krost seng Fuerschung weist datt et eng positiv Korrelatioun tëscht der Dicke vun der AlN Pufferschicht an der Reduktioun vun der Belaaschtung ass. Wann d'Pufferschichtdicke 12nm erreecht, kann eng epitaxial Schicht méi déck wéi 6μm op engem Siliziumsubstrat duerch e passende Wuesstumsschema ugebaut ginn ouni Epitaxialschicht ze knacken.
No laangfristeg Efforte vu Fuerscher ass d'Qualitéit vu GaN Epitaxialschichten, déi op Siliziumsubstrater gewuess sinn, wesentlech verbessert ginn, an Apparater wéi Feldeffekttransistoren, Schottky Barrière Ultraviolet Detektoren, blo-gréng LEDs an ultraviolet Laser hunn bedeitend Fortschrëtter gemaach.
Zesummegefaasst, well déi allgemeng benotzt GaN epitaxial Substrater all heterogen Epitaxie sinn, stellen se all gemeinsam Probleemer wéi Gitter-Mëssmatch a grouss Differenzen an thermesche Expansiounskoeffizienten a variabelen Grad. Homogen epitaxial GaN Substrate si limitéiert duerch d'Reife vun der Technologie, an d'Substrate sinn nach net masseproduzéiert ginn. D'Produktiounskäschte sinn héich, d'Substratgréisst ass kleng, an d'Substratqualitéit ass net ideal. D'Entwécklung vun neie GaN epitaxialen Substrate an d'Verbesserung vun der epitaxialer Qualitéit sinn nach ëmmer ee vun de wichtege Faktoren, déi d'Weiderentwécklung vun der GaN epitaxialer Industrie beschränken.
IV. Gemeinsam Methode fir GaN Epitaxie
MOCVD (chemical vapor deposition)
Et schéngt datt homogen Epitaxie op GaN Substrate déi bescht Wiel fir GaN Epitaxie ass. Wéi och ëmmer, well d'Virgänger vun der chemescher Dampdepositioun Trimethylgallium an Ammoniak sinn, an den Trägergas Waasserstoff ass, ass déi typesch MOCVD Wuesstumstemperatur ongeféier 1000-1100 ℃, an de Wuesstumsrate vu MOCVD ass ongeféier e puer Mikron pro Stonn. Et kann steil Schnëttplazen op atomarer Niveau produzéieren, wat ganz gëeegent ass fir heterojunctions, Quantewellen, Superlattices an aner Strukturen ze wuessen. Seng séier Wuesstem Taux, gutt Uniformitéit, an suitability fir grouss-Beräich a Multi-Stéck Wuesstem sinn oft an industriell Produktioun benotzt.
MBE (molecular beam epitaxy)
A molekulare Strahlepitaxie benotzt Ga eng elementar Quell, an aktive Stickstoff gëtt aus Stickstoff duerch RF Plasma kritt. Am Verglach mat der MOCVD Method ass d'MBE Wuesstumstemperatur ongeféier 350-400 ℃ manner. Déi ënnescht Wuesstumstemperatur kann gewësse Verschmotzung vermeiden, déi duerch héich Temperaturëmfeld verursaacht ka ginn. De MBE System funktionnéiert ënner ultra-héich Vakuum, wat et erlaabt méi In-situ Detektiounsmethoden z'integréieren. Zur selwechter Zäit kann säi Wuesstumsrate an d'Produktiounskapazitéit net mat MOCVD verglach ginn, an et gëtt méi an der wëssenschaftlecher Fuerschung benotzt [7].
Figur 5 (eng) Eiko-MBE schematesch (b) MBE Haaptrei Chamber schematesch
HVPE Method (Hydrid Dampphase Epitaxie)
D'Virgänger vun der Hydriddampphase-Epitaxiemethod sinn GaCl3 an NH3. Detchprohm et al. benotzt dës Method fir eng GaN epitaxial Schicht honnerte vu Mikron déck op der Uewerfläch vun engem Saphirsubstrat ze wuessen. An hirem Experiment gouf eng Schicht ZnO tëscht dem Saphir-Substrat an der Epitaxialschicht als Pufferschicht gewuess, an d'Epitaxialschicht gouf vun der Substratfläch ofgeschnidden. Am Verglach mat MOCVD an MBE ass d'Haaptfunktioun vun der HVPE Method säin héije Wuesstumsquote, wat gëeegent ass fir d'Produktioun vun décke Schichten a Bulkmaterialien. Wéi och ëmmer, wann d'Dicke vun der epitaxialer Schicht méi wéi 20μm ass, ass d'Epitaxialschicht, déi mat dëser Method produzéiert gëtt, ufälleg fir Rëss.
Akira USUI agefouert Muster Substrat Technologie baséiert op dëser Method. Si hunn als éischt eng dënn 1-1.5μm déck GaN epitaxial Schicht op engem Saphirsubstrat mat der MOCVD Method gewuess. D'epitaxial Schicht bestoung aus enger 20nm décke GaN Pufferschicht, déi ënner nidderegen Temperaturbedéngungen ugebaut gouf an enger GaN-Schicht, déi ënner héijer Temperaturbedéngungen ugebaut gouf. Dann, bei 430 ℃, gouf eng Schicht vu SiO2 op der Uewerfläch vun der epitaxialer Schicht placéiert, a Fënsterstreifen goufen op de SiO2 Film duerch Photolithographie gemaach. D'Streifenabstand war 7μm an d'Maskebreet war vun 1μm bis 4μm. No dëser Verbesserung kruten se eng GaN epitaxial Schicht op engem Saphirsubstrat mat engem Duerchmiesser vun 2 Zoll, dee rëssfräi an esou glat wéi e Spigel war, och wann d'Dicke op Zénger oder souguer Honnerte vu Mikron eropgeet. D'Defektdicht gouf vun 109-1010cm-2 vun der traditioneller HVPE-Methode op ongeféier 6 × 107cm-2 reduzéiert. Si hunn och am Experiment drop higewisen datt wann de Wuesstumsgeschwindegkeet 75μm / h iwwerschratt, d'Probe Uewerfläch rau gëtt [8].
Figur 6 Grafiken Substrat Schema
V. Resumé an Ausbléck
GaN Materialien hunn ugefaang am Joer 2014 erauszekommen, wéi déi blo Luucht LED dat Joer den Nobelpräis an der Physik gewonnen huet, an an d'Ëffentlechkeetsfeld vu Schnellladungsapplikatiounen am Konsumentelektronikberäich koum. Tatsächlech sinn Uwendungen an de Kraaftverstärker an RF-Geräter, déi an 5G Basisstatiounen benotzt ginn, déi déi meescht Leit net gesinn, och roueg entstanen. An de leschte Joeren ass den Duerchbroch vu GaN-baséiert Automotive-Grad Kraaftapparater erwaart nei Wuesstumspunkte fir de GaN Materialapplikatiounsmaart opzemaachen.
Déi enorm Maartfuerderung wäert sécherlech d'Entwécklung vu GaN-verbonne Industrien an Technologien förderen. Mat der Reife an der Verbesserung vun der GaN-relatéierter Industriekette, wäerten d'Problemer mat der aktueller GaN epitaxialer Technologie schlussendlech verbessert oder iwwerwonne ginn. An Zukunft wäerte d'Leit sécher méi nei epitaxial Technologien a méi exzellente Substratoptiounen entwéckelen. Bis dohinner kënnen d'Leit déi gëeegent extern Fuerschungstechnologie a Substrat fir verschidden Uwendungsszenarie wielen no de Charakteristike vun den Uwendungsszenarien, an déi kompetitivst personaliséiert Produkter produzéieren.
Post Zäit: Jun-28-2024