ການຜະລິດ semiconductor GaN ຮຸ່ນທີສາມແລະການແນະນໍາໂດຍຫຍໍ້ກ່ຽວກັບເຕັກໂນໂລຢີ epitaxial

1. semiconductors ຮຸ່ນທີສາມ

ເທກໂນໂລຍີ semiconductor ຮຸ່ນທໍາອິດໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍອີງໃສ່ວັດສະດຸ semiconductor ເຊັ່ນ Si ແລະ Ge. ມັນເປັນພື້ນຖານວັດສະດຸສໍາລັບການພັດທະນາຂອງ transistors ແລະເຕັກໂນໂລຊີວົງຈອນປະສົມປະສານ. ວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທໍາອິດໄດ້ວາງພື້ນຖານສໍາລັບອຸດສາຫະກໍາເອເລັກໂຕຣນິກໃນສະຕະວັດທີ 20 ແລະເປັນວັດສະດຸພື້ນຖານສໍາລັບເຕັກໂນໂລຢີວົງຈອນປະສົມປະສານ.

ວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສອງສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍ gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, ອາລູມິນຽມ arsenide ແລະທາດປະສົມ ternary ຂອງມັນ. ວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສອງແມ່ນພື້ນຖານຂອງອຸດສາຫະກໍາຂໍ້ມູນຂ່າວສານ optoelectronic. ບົນພື້ນຖານນີ້, ອຸດສາຫະກໍາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງເຊັ່ນ: ແສງ, ຈໍສະແດງຜົນ, laser, ແລະ photovoltaics ໄດ້ຖືກພັດທະນາ. ພວກມັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນເຕັກໂນໂລຢີຂໍ້ມູນຂ່າວສານທີ່ທັນສະໄຫມແລະອຸດສາຫະກໍາການສະແດງ optoelectronic.

ວັດສະດຸທີ່ເປັນຕົວແທນຂອງວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມປະກອບມີ gallium nitride ແລະ silicon carbide. ເນື່ອງຈາກຊ່ອງຫວ່າງຂອງແຖບກວ້າງ, ຄວາມໄວຂອງການອີ່ມຕົວຂອງອິເລັກຕອນສູງ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງ, ແລະມີຄວາມເຂັ້ມແຂງພາກສະຫນາມການທໍາລາຍສູງ, ພວກມັນເປັນອຸປະກອນທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການກະກຽມຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ຄວາມຖີ່ສູງ, ແລະການສູນເສຍຕ່ໍາຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ. ໃນບັນດາພວກເຂົາ, ອຸປະກອນພະລັງງານ silicon carbide ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ການບໍລິໂພກພະລັງງານຕ່ໍາ, ແລະຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະມີຄວາມສົດໃສດ້ານການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຍານພາຫະນະພະລັງງານໃຫມ່, photovoltaics, ການຂົນສົ່ງທາງລົດໄຟ, ຂໍ້ມູນຂະຫນາດໃຫຍ່, ແລະຂົງເຂດອື່ນໆ. ອຸປະກອນ RF Gallium nitride ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄວາມຖີ່ສູງ, ພະລັງງານສູງ, ແບນວິດກວ້າງ, ການໃຊ້ພະລັງງານຕ່ໍາແລະຂະຫນາດຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະມີຄວາມສົດໃສດ້ານການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານ 5G, ອິນເຕີເນັດຂອງສິ່ງຕ່າງໆ, radar ທະຫານແລະຂົງເຂດອື່ນໆ. ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ gallium nitride ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນພາກສະຫນາມທີ່ມີແຮງດັນຕ່ໍາ. ນອກຈາກນັ້ນ, ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ວັດສະດຸ gallium oxide ທີ່ພົ້ນເດັ່ນຂື້ນແມ່ນຄາດວ່າຈະສ້າງການເສີມທາງດ້ານເຕັກນິກກັບເຕັກໂນໂລຢີ SiC ແລະ GaN ທີ່ມີຢູ່, ແລະມີຄວາມສົດໃສດ້ານໃນການນໍາໃຊ້ໃນຂົງເຂດຄວາມຖີ່ຕ່ໍາແລະແຮງດັນສູງ.

ເມື່ອປຽບທຽບກັບວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສອງ, ອຸປະກອນ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມມີຄວາມກວ້າງ bandgap ກວ້າງກວ່າ (ຄວາມກວ້າງ bandgap ຂອງ Si, ວັດສະດຸທົ່ວໄປຂອງວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທໍາອິດແມ່ນປະມານ 1.1eV, ຄວາມກວ້າງ bandgap ຂອງ GaAs, ປົກກະຕິ. ວັດສະດຸຂອງວັດສະດຸ semiconductor ລຸ້ນທີສອງ, ແມ່ນປະມານ 1.42eV, ແລະຄວາມກວ້າງ bandgap ຂອງ GaN, ວັດສະດຸປົກກະຕິຂອງ ວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມ, ສູງກວ່າ 2.3eV), ຄວາມຕ້ານທານລັງສີທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ຄວາມຕ້ານທານທີ່ເຂັ້ມແຂງຕໍ່ການທໍາລາຍພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ, ແລະການຕໍ່ຕ້ານອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ. ວັດສະດຸ semiconductor ຮຸ່ນທີສາມທີ່ມີຄວາມກວ້າງ bandgap ແມ່ນເຫມາະສົມໂດຍສະເພາະສໍາລັບການຜະລິດອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ທົນທານຕໍ່ລັງສີ, ຄວາມຖີ່ສູງ, ພະລັງງານສູງແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຂົາເຈົ້າໃນອຸປະກອນຄວາມຖີ່ວິທະຍຸໄມໂຄເວຟ, LEDs, lasers, ອຸປະກອນພະລັງງານແລະຂົງເຂດອື່ນໆໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຫຼາຍ, ແລະພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມສົດໃສດ້ານການພັດທະນາຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການສື່ສານໂທລະສັບມືຖື, ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າ smart, ການຂົນສົ່ງທາງລົດໄຟ, ຍານພາຫະນະພະລັງງານໃຫມ່, ເອເລັກໂຕຣນິກບໍລິໂພກ, ແລະ ultraviolet ແລະສີຟ້າ. - ອຸ​ປະ​ກອນ​ແສງ​ສະ​ຫວ່າງ​ສີ​ຂຽວ [1​]​.

ແຫຼ່ງຮູບພາບ: CASA, Zheshang Securities Research Institute

ຮູບທີ 1 ຂະໜາດເວລາຂອງອຸປະກອນພະລັງງານ GaN ແລະການຄາດຄະເນ

II ໂຄງປະກອບການວັດສະດຸ GaN ແລະລັກສະນະ

GaN ເປັນ semiconductor bandgap ໂດຍກົງ. ຄວາມກວ້າງຂອງ bandgap ຂອງໂຄງສ້າງ wurtzite ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງແມ່ນປະມານ 3.26eV. ວັດສະດຸ GaN ມີສາມໂຄງປະກອບການໄປເຊຍກັນຕົ້ນຕໍ, ຄືໂຄງສ້າງ wurtzite, ໂຄງສ້າງ sphalerite ແລະໂຄງສ້າງເກືອຫີນ. ໃນບັນດາພວກເຂົາ, ໂຄງປະກອບການ wurtzite ແມ່ນໂຄງສ້າງໄປເຊຍກັນທີ່ຫມັ້ນຄົງທີ່ສຸດ. ຮູບທີ 2 ແມ່ນແຜນວາດຂອງໂຄງສ້າງ wurtzite hexagonal ຂອງ GaN. ໂຄງປະກອບການ wurtzite ຂອງວັດສະດຸ GaN ເປັນຂອງໂຄງສ້າງທີ່ໃກ້ຊິດກັບ hexagonal. ແຕ່ລະຫ້ອງມີ 12 ປະລໍາມະນູ, ລວມທັງ 6 N atoms ແລະ 6 ປະລໍາມະນູ Ga. ແຕ່ລະປະລໍາມະນູ Ga (N) ປະກອບເປັນພັນທະບັດກັບ 4 N (Ga) ປະລໍາມະນູທີ່ໃກ້ທີ່ສຸດແລະຖືກ stacked ໃນລໍາດັບຂອງ ABABAB… ຕາມທິດທາງ [0001] [2].

ຮູບທີ 2 ໂຄງສ້າງຂອງ Wurtzite GaN crystal cell Diagram

III ແຜ່ນຍ່ອຍທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປສຳລັບ GaN epitaxy

ມັນເບິ່ງຄືວ່າ epitaxy ທີ່ເປັນເນື້ອດຽວກັນຢູ່ໃນຊັ້ນຍ່ອຍ GaN ແມ່ນທາງເລືອກທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບ GaN epitaxy. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກພະລັງງານພັນທະບັດຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ GaN, ໃນເວລາທີ່ອຸນຫະພູມເຖິງຈຸດ melting ຂອງ 2500 ℃, ຄວາມກົດດັນ decomposition ທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງມັນແມ່ນປະມານ 4.5Gpa. ໃນເວລາທີ່ຄວາມກົດດັນ decomposition ຕ່ໍາກວ່າຄວາມກົດດັນນີ້, GaN ບໍ່ melt ແຕ່ decomposes ໂດຍກົງ. ນີ້ເຮັດໃຫ້ເທກໂນໂລຍີການກະກຽມ substrate ແກ່ເຊັ່ນວິທີການ Czochralski ບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການກະກຽມຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນໄປເຊຍກັນ GaN, ເຮັດໃຫ້ຊັ້ນໃຕ້ດິນ GaN ມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຜະລິດມະຫາຊົນແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ. ດັ່ງນັ້ນ, substrates ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປໃນການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial GaN ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ Si, SiC, sapphire, ແລະອື່ນໆ [3].

ຕາຕະລາງ 3 GaN ແລະພາລາມິເຕີຂອງວັດສະດຸຍ່ອຍທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປ

GaN epitaxy ໃນ sapphire

Sapphire ມີຄຸນສົມບັດທາງເຄມີທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ລາຄາຖືກ, ແລະມີຄວາມອຸດົມສົມບູນສູງຂອງອຸດສາຫະກໍາການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນໄດ້ກາຍເປັນຫນຶ່ງໃນວັດຖຸດິບ substrate ທໍາອິດແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດໃນວິສະວະກໍາອຸປະກອນ semiconductor. ໃນຖານະເປັນຫນຶ່ງໃນ substrates ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປສໍາລັບ GaN epitaxy, ບັນຫາຕົ້ນຕໍທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂສໍາລັບ substrates sapphire ແມ່ນ:

✔ເນື່ອງຈາກເສັ້ນດ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່ບໍ່ກົງກັນລະຫວ່າງ sapphire (Al2O3) ແລະ GaN (ປະມານ 15%), ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງໃນການໂຕ້ຕອບລະຫວ່າງຊັ້ນ epitaxial ແລະ substrate ແມ່ນສູງຫຼາຍ. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບທາງລົບຂອງມັນ, ຊັ້ນໃຕ້ດິນຕ້ອງໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວແບບສະລັບສັບຊ້ອນກ່ອນທີ່ຂະບວນການ epitaxy ເລີ່ມຕົ້ນ. ກ່ອນທີ່ຈະເຕີບໃຫຍ່ຂອງ GaN epitaxy ເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນ sapphire, ພື້ນຜິວຂອງ substrate ທໍາອິດຕ້ອງໄດ້ຮັບການອະນາໄມຢ່າງເຂັ້ມງວດເພື່ອເອົາສິ່ງປົນເປື້ອນ, ຄວາມເສຍຫາຍຂັດທີ່ຕົກຄ້າງ, ແລະອື່ນໆ, ແລະຜະລິດຂັ້ນຕອນແລະໂຄງສ້າງພື້ນຜິວ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ພື້ນຜິວ substrate ແມ່ນ nitrided ມີການປ່ຽນແປງຄຸນສົມບັດ wetting ຂອງຊັ້ນ epitaxial. ສຸດທ້າຍ, ຊັ້ນ buffer AlN ບາງໆ (ປົກກະຕິແລ້ວ 10-100nm ຫນາ) ຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ຝາກໄວ້ເທິງຫນ້າດິນ substrate ແລະ annealed ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຕ່ໍາເພື່ອກະກຽມສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ສຸດທ້າຍ. ເຖິງແມ່ນວ່າ, ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ໃນຮູບເງົາ epitaxial GaN ທີ່ປູກຢູ່ໃນ substrates sapphire ແມ່ນຍັງສູງກວ່າຂອງຮູບເງົາ homoepitaxial (ປະມານ 1010cm-2, ເມື່ອທຽບກັບຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ເປັນສູນໃນຮູບເງົາ silicon homoepitaxial films ຫຼື gallium arsenide homoepitaxial films 104-104cm, ຫຼືລະຫວ່າງ 1. 2). ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງທີ່ສູງຂຶ້ນຈະຫຼຸດຜ່ອນການເຄື່ອນທີ່ຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຊີວິດຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການສ່ວນຫນ້ອຍສັ້ນລົງແລະຫຼຸດຜ່ອນການນໍາຄວາມຮ້ອນ, ທັງຫມົດນີ້ຈະຫຼຸດລົງການປະຕິບັດຂອງອຸປະກອນ [4];

✔ຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງ sapphire ແມ່ນໃຫຍ່ກວ່າຂອງ GaN, ດັ່ງນັ້ນຄວາມກົດດັນການບີບອັດ biaxial ຈະຖືກສ້າງຂື້ນໃນຊັ້ນ epitaxial ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຂອງຄວາມເຢັນຈາກອຸນຫະພູມ deposition ກັບອຸນຫະພູມຫ້ອງ. ສໍາລັບຮູບເງົາ epitaxial ຫນາ, ຄວາມກົດດັນນີ້ອາດຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຮອຍແຕກຂອງຮູບເງົາຫຼືແມ້ກະທັ້ງ substrate ໄດ້;

✔ເມື່ອປຽບທຽບກັບຊັ້ນຍ່ອຍອື່ນໆ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງແຜ່ນຮອງ sapphire ແມ່ນຕ່ໍາ (ປະມານ 0.25W * cm-1 * K-1 ທີ່ 100 ℃), ແລະປະສິດທິພາບການລະບາຍຄວາມຮ້ອນແມ່ນບໍ່ດີ;

✔ເນື່ອງຈາກການປະພຶດທີ່ບໍ່ດີຂອງມັນ, ຊັ້ນໃຕ້ດິນ sapphire ບໍ່ເອື້ອອໍານວຍໃຫ້ແກ່ການລວມເຂົ້າກັນແລະການນໍາໃຊ້ກັບອຸປະກອນ semiconductor ອື່ນໆ.

ເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ sapphire ແມ່ນສູງ, ມັນເບິ່ງຄືວ່າບໍ່ໄດ້ຫຼຸດລົງປະສິດທິພາບ optoelectronic ຂອງ LEDs ສີຟ້າສີຂຽວທີ່ອີງໃສ່ GaN, ດັ່ງນັ້ນ substrates sapphire ຍັງຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປສໍາລັບ LEDs ທີ່ອີງໃສ່ GaN.

ດ້ວຍການພັດທະນາຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃຫມ່ຂອງອຸປະກອນ GaN ເຊັ່ນ lasers ຫຼືອຸປະກອນພະລັງງານຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງອື່ນໆ, ຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ substrates sapphire ໄດ້ກາຍເປັນຂໍ້ຈໍາກັດເພີ່ມຂຶ້ນໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງເຂົາເຈົ້າ. ນອກຈາກນັ້ນ, ດ້ວຍການພັດທະນາເທກໂນໂລຍີການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນຍ່ອຍ SiC, ການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະການເຕີບໃຫຍ່ຂອງເທກໂນໂລຍີ GaN epitaxial ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ Si, ການຄົ້ນຄວ້າເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ GaN epitaxial ໃນຊັ້ນຍ່ອຍ sapphire ໄດ້ຄ່ອຍໆສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າອ່ຽງຂອງຄວາມເຢັນ.

GaN epitaxy ໃນ SiC

ເມື່ອປຽບທຽບກັບ sapphire, SiC substrates (4H- ແລະ 6H-crystals) ມີ lattice ບໍ່ກົງກັນຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າກັບຊັ້ນ epitaxial GaN (3.1%, ເທົ່າກັບ [0001] ຮູບເງົາ epitaxial ຮັດກຸມ), ການນໍາຄວາມຮ້ອນສູງກວ່າ (ປະມານ 3.8W * cm-1 * K. -1), ແລະອື່ນໆນອກຈາກນັ້ນ, ການ conductivity ຂອງ substrates SiC ຍັງອະນຸຍາດໃຫ້ຕິດຕໍ່ກັບໄຟຟ້າ ເຮັດຢູ່ດ້ານຫລັງຂອງ substrate, ເຊິ່ງຊ່ວຍເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງອຸປະກອນງ່າຍດາຍ. ການມີຢູ່ຂອງຂໍ້ໄດ້ປຽບເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ດຶງດູດນັກຄົ້ນຄ້ວາຫຼາຍຂື້ນເພື່ອເຮັດວຽກກ່ຽວກັບ GaN epitaxy ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍຂອງ silicon carbide.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການເຮັດວຽກໂດຍກົງໃສ່ຊັ້ນຍ່ອຍ SiC ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epilayers GaN ຍັງປະເຊີນກັບຊຸດຂອງຂໍ້ເສຍ, ລວມທັງດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

✔ ຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວຂອງສານຍ່ອຍ SiC ແມ່ນສູງກວ່າຫຼາຍຂອງ sapphire substrates (sapphire roughness 0.1nm RMS, SiC roughness 1nm RMS), substrates SiC ມີຄວາມແຂງສູງແລະປະສິດທິພາບການປຸງແຕ່ງທີ່ບໍ່ດີ, ແລະຄວາມຫຍາບຄາຍແລະການຂັດຂີ້ເຫຍື້ອນີ້ຍັງເປັນຫນຶ່ງໃນ. ແຫຼ່ງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງ epilayers GaN.

✔ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ screw dislocation ຂອງ substrates SiC ແມ່ນສູງ (ຄວາມຫນາແຫນ້ນ dislocation 103-104cm-2), screw dislocations ອາດຈະ propagate ກັບ epilayer GaN ແລະຫຼຸດຜ່ອນປະສິດທິພາບອຸປະກອນ;

✔ການຈັດລຽງປະລໍາມະນູຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ substrate ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດ stacking (BSFs) ໃນ epilayer GaN. ສໍາລັບ GaN epitaxial ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ SiC, ມີຫຼາຍຄໍາສັ່ງຈັດລຽງປະລໍາມະນູທີ່ເປັນໄປໄດ້ກ່ຽວກັບ substrate, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຄໍາສັ່ງ stacking ປະລໍາມະນູເບື້ອງຕົ້ນທີ່ບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN ເທິງມັນ, ເຊິ່ງມັກຈະມີຄວາມຜິດ stacking. Stacking faults (SFs) ແນະນໍາການກໍ່ສ້າງໃນພາກສະຫນາມໄຟຟ້າຕາມແກນ c, ນໍາໄປສູ່ບັນຫາເຊັ່ນ: ການຮົ່ວໄຫລຂອງອຸປະກອນແຍກຜູ້ຂົນສົ່ງໃນຍົນ;

✔ຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງ substrate SiC ແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າຂອງ AlN ແລະ GaN, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການສະສົມຄວາມກົດດັນຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງຊັ້ນ epitaxial ແລະ substrate ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຮັດຄວາມເຢັນ. Waltereit ແລະຍີ່ຫໍ້ຄາດຄະເນໂດຍອີງໃສ່ຜົນການຄົ້ນຄວ້າຂອງພວກເຂົາວ່າບັນຫານີ້ສາມາດຖືກບັນເທົາຫຼືແກ້ໄຂໄດ້ໂດຍການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊັ້ນ GaN epitaxial ເທິງຊັ້ນ nucleation AlN ບາງໆ, ສອດຄ່ອງກັນ;

✔ບັນຫາຄວາມຊຸ່ມຊື່ນທີ່ບໍ່ດີຂອງປະລໍາມະນູ Ga. ໃນເວລາທີ່ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN ໂດຍກົງຢູ່ດ້ານ SiC, ເນື່ອງຈາກຄວາມຊຸ່ມຊື້ນທີ່ບໍ່ດີລະຫວ່າງສອງປະລໍາມະນູ, GaN ມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການຈະເລີນເຕີບໂຕຂອງເກາະ 3D ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວ substrate. ການແນະນໍາຊັ້ນ buffer ແມ່ນການແກ້ໄຂທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປທີ່ສຸດເພື່ອປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງວັດສະດຸ epitaxy ໃນ GaN epitaxy. ການແນະນໍາຊັ້ນບັຟເຟີ AlN ຫຼື AlxGa1-xN ສາມາດປັບປຸງຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຂອງພື້ນຜິວ SiC ໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບແລະເຮັດໃຫ້ຊັ້ນ GaN epitaxial ເຕີບໂຕໃນສອງມິຕິ. ນອກຈາກນັ້ນ, ມັນຍັງສາມາດຄວບຄຸມຄວາມກົດດັນແລະປ້ອງກັນຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງ substrate ຈາກການຂະຫຍາຍໄປສູ່ GaN epitaxy;

✔ເທກໂນໂລຍີການກະກຽມຂອງ substrates SiC ແມ່ນຍັງອ່ອນ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ substrate ແມ່ນສູງ, ແລະມີຜູ້ສະຫນອງຈໍານວນຫນ້ອຍແລະການສະຫນອງຫນ້ອຍ.

ການຄົ້ນຄວ້າຂອງ Torres et al. ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຝັງດິນຍ່ອຍ SiC ກັບ H2 ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມສູງ (1600 ° C) ກ່ອນທີ່ epitaxy ສາມາດຜະລິດໂຄງສ້າງຂັ້ນຕອນທີ່ມີຄໍາສັ່ງຫຼາຍໃນພື້ນຜິວ substrate, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງໄດ້ຮັບຮູບເງົາ AlN epitaxial ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງກວ່າໃນເວລາທີ່ມັນໂດຍກົງ. ປູກຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຊັ້ນລຸ່ມເດີມ. Xie ແລະການຄົ້ນຄວ້າຂອງທີມງານລາວຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ etching pretreatment ຂອງ substrate silicon carbide ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍສາມາດປັບປຸງ morphology ດ້ານແລະຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN. Smith et al. ພົບວ່າການເຄື່ອນທີ່ຂອງກະທູ້ທີ່ມາຈາກຊັ້ນຍ່ອຍ / buffer layer ແລະ buffer layer / epitaxial layer interfaces ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບຄວາມຮາບພຽງຂອງ substrate [5].

ຮູບທີ 4 TEM morphology ຂອງຕົວຢ່າງຊັ້ນ epitaxial GaN ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ 6H-SiC (0001) ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການປິ່ນປົວດ້ານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (a) ການເຮັດຄວາມສະອາດທາງເຄມີ; (b) ການທໍາຄວາມສະອາດສານເຄມີ + ການປິ່ນປົວດ້ວຍ hydrogen plasma; (c​) ການ​ທໍາ​ຄວາມ​ສະ​ອາດ​ທາງ​ເຄ​ມີ + ການ​ປິ່ນ​ປົວ plasma hydrogen + 1300 ℃​ການ​ປິ່ນ​ປົວ​ຄວາມ​ຮ້ອນ hydrogen ສໍາ​ລັບ 30 ນາ​ທີ

GaN epitaxy ສຸດ Si

ເມື່ອປຽບທຽບກັບ silicon carbide, sapphire ແລະ substrates ອື່ນໆ, ຂະບວນການກະກຽມ substrate silicon ແມ່ນ mature, ແລະມັນຫມັ້ນຄົງສາມາດສະຫນອງ substrates ຂະຫນາດໃຫຍ່ແກ່ແກ່ທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງປະສິດທິພາບ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ການນໍາຄວາມຮ້ອນແລະການນໍາໄຟຟ້າແມ່ນດີ, ແລະຂະບວນການອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ Si ແມ່ນແກ່. ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການເຊື່ອມໂຍງອຸປະກອນ optoelectronic GaN ຢ່າງສົມບູນກັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ Si ໃນອະນາຄົດຍັງເຮັດໃຫ້ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ GaN epitaxy ເທິງຊິລິໂຄນທີ່ດຶງດູດຫຼາຍ.

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງຄວາມຄົງທີ່ຂອງເສັ້ນດ່າງລະຫວ່າງ Si substrate ແລະ GaN, epitaxy heterogeneous ຂອງ GaN ເທິງ substrate Si ແມ່ນ epitaxy ທີ່ບໍ່ກົງກັນຂະຫນາດໃຫຍ່ປົກກະຕິ, ແລະມັນຍັງຕ້ອງປະເຊີນກັບບັນຫາຫຼາຍ:

✔ບັນຫາພະລັງງານການໂຕ້ຕອບຂອງພື້ນຜິວ. ເມື່ອ GaN ເຕີບໃຫຍ່ຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ Si, ພື້ນຜິວຂອງ substrate Si ທໍາອິດຈະຖືກ nitrided ເພື່ອສ້າງເປັນຊັ້ນ amorphous silicon nitride ທີ່ບໍ່ເອື້ອອໍານວຍຕໍ່ການ nucleation ແລະການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ GaN ທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ດ້ານ Si ທໍາອິດຈະຕິດຕໍ່ກັບ Ga, ເຊິ່ງຈະ corrode ດ້ານຂອງ substrate Si. ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ, ການເສື່ອມສະພາບຂອງພື້ນຜິວ Si ຈະແຜ່ລາມເຂົ້າໄປໃນຊັ້ນ epitaxial GaN ເພື່ອສ້າງເປັນຈຸດໆຂອງຊິລິໂຄນສີດໍາ.

✔ການຂັດຄົງທີ່ຂອງເສັ້ນດ່າງລະຫວ່າງ GaN ແລະ Si ແມ່ນມີຂະຫນາດໃຫຍ່ (~17%), ເຊິ່ງຈະນໍາໄປສູ່ການສ້າງຕັ້ງຂອງ dislocation ຂອງ threading ຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງແລະຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນ epitaxial;

✔ເມື່ອປຽບທຽບກັບ Si, GaN ມີຕົວຄູນການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ (ຕົວຄູນການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງ GaN ແມ່ນປະມານ 5.6 × 10-6K-1, ຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຂອງ Si ແມ່ນປະມານ 2.6 × 10-6K-1), ແລະຮອຍແຕກອາດຈະເກີດຂື້ນໃນ GaN. ຊັ້ນ epitaxial ໃນໄລຍະຄວາມເຢັນຂອງອຸນຫະພູມ epitaxial ກັບອຸນຫະພູມຫ້ອງ;

✔ Si reacts ກັບ NH3 ໃນອຸນຫະພູມສູງເພື່ອສ້າງເປັນ polycrystalline SiNx. AlN ບໍ່ສາມາດສ້າງເປັນແກນທີ່ມີລັກສະນະພິເສດໃນ polycrystalline SiNx, ເຊິ່ງນໍາໄປສູ່ການວາງທິດທາງທີ່ບໍ່ເປັນລະບຽບຂອງຊັ້ນ GaN ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ຕໍ່ມາແລະຈໍານວນຂໍ້ບົກພ່ອງສູງ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນທີ່ບໍ່ດີຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN, ແລະເຖິງແມ່ນຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການສ້າງກ້ອນຫີນດຽວ. GaN ຊັ້ນ epitaxial [6].

ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫາການບໍ່ກົງກັນຂອງເສັ້ນດ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພະຍາຍາມແນະນໍາວັດສະດຸເຊັ່ນ AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, ແລະ SiC ເປັນຊັ້ນ buffer ໃນ substrates Si. ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການສ້າງຕັ້ງຂອງ polycrystalline SiNx ແລະຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນຂອງວັດສະດຸ GaN/AlN/Si (111), TMAL ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ນໍາສະເຫນີສໍາລັບໄລຍະເວລາສະເພາະໃດຫນຶ່ງກ່ອນທີ່ຈະການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial ຂອງຊັ້ນbuffer AlN. ເພື່ອປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ NH3 ປະຕິກິລິຍາກັບພື້ນຜິວ Si ທີ່ເປີດເຜີຍເພື່ອສ້າງເປັນ SiNx. ນອກຈາກນັ້ນ, ເທກໂນໂລຍີ epitaxial ເຊັ່ນເຕັກໂນໂລຊີ substrate ຮູບແບບສາມາດໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ເພື່ອປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນ epitaxial. ການພັດທະນາຂອງເຕັກໂນໂລຢີເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍຍັບຍັ້ງການສ້າງຕັ້ງຂອງ SiNx ຢູ່ໃນການໂຕ້ຕອບຂອງ epitaxial, ສົ່ງເສີມການຂະຫຍາຍຕົວສອງມິຕິຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN, ແລະປັບປຸງຄຸນນະພາບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ epitaxial. ນອກຈາກນັ້ນ, ຊັ້ນ buffer AlN ໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີເພື່ອຊົດເຊີຍຄວາມກົດດັນ tensile ທີ່ເກີດຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການຮອຍແຕກໃນຊັ້ນ GaN epitaxial ໃນ substrate ຊິລິຄອນ. ການຄົ້ນຄວ້າຂອງ Krost ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມີຄວາມສໍາພັນທາງບວກລະຫວ່າງຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ buffer AlN ແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມເຄັ່ງຕຶງ. ເມື່ອຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ buffer ຮອດ 12nm, ຊັ້ນ epitaxial ຫນາກວ່າ 6μmສາມາດປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍຂອງຊິລິໂຄນໂດຍຜ່ານໂຄງການການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ເຫມາະສົມໂດຍບໍ່ມີການແຕກແຍກຊັ້ນ epitaxial.

ຫຼັງຈາກຄວາມພະຍາຍາມໃນໄລຍະຍາວຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າ, ຄຸນນະພາບຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນໃຕ້ດິນຂອງຊິລິໂຄນໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ແລະອຸປະກອນຕ່າງໆເຊັ່ນ transistors ຜົນກະທົບພາກສະຫນາມ, ເຄື່ອງກວດຈັບ ultraviolet barrier Schottky, LEDs ສີຟ້າສີຂຽວແລະເລເຊີ ultraviolet ມີຄວາມກ້າວຫນ້າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ສະຫລຸບລວມແລ້ວ, ນັບຕັ້ງແຕ່ຊັ້ນຍ່ອຍ GaN epitaxial ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປແມ່ນ epitaxy ທີ່ແຕກຕ່າງກັນທັງຫມົດ, ພວກມັນທັງຫມົດປະເຊີນກັບບັນຫາທົ່ວໄປເຊັ່ນ: ເສັ້ນຂັດຂັດແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນໃນລະດັບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຊັ້ນໃຕ້ດິນ GaN ທີ່ເປັນເອກພາບກັນໄດ້ຖືກຈຳກັດໂດຍຄວາມສຳເລັດຂອງເທັກໂນໂລຍີ, ແລະຊັ້ນຍ່ອຍຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຜະລິດເປັນມວນຊົນເທື່ອ. ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດແມ່ນສູງ, ຂະຫນາດຂອງ substrate ແມ່ນຂະຫນາດນ້ອຍ, ແລະຄຸນນະພາບຂອງ substrate ແມ່ນບໍ່ເຫມາະສົມ. ການພັດທະນາຂອງ substrates epitaxial GaN ໃຫມ່ແລະການປັບປຸງຄຸນນະພາບ epitaxial ຍັງຄົງເປັນຫນຶ່ງໃນປັດໃຈສໍາຄັນຈໍາກັດການພັດທະນາຕໍ່ໄປຂອງອຸດສາຫະກໍາ epitaxial GaN.

IV. ວິທີການທົ່ວໄປສໍາລັບ GaN epitaxy

MOCVD (ການ​ປ່ອຍ​ອາຍ​ພິດ​ທາງ​ເຄ​ມີ​)

ມັນເບິ່ງຄືວ່າ epitaxy ທີ່ເປັນເອກະພາບຢູ່ໃນຊັ້ນຍ່ອຍ GaN ແມ່ນທາງເລືອກທີ່ດີທີ່ສຸດສໍາລັບ GaN epitaxy. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນັບຕັ້ງແຕ່ຄາຣະວາຂອງການປ່ອຍອາຍພິດທາງເຄມີແມ່ນ trimethylgallium ແລະ ammonia, ແລະອາຍແກັສຂົນສົ່ງແມ່ນ hydrogen, ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວ MOCVD ປົກກະຕິແມ່ນປະມານ 1000-1100 ℃, ແລະອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ MOCVD ແມ່ນປະມານສອງສາມໄມໂຄຣນຕໍ່ຊົ່ວໂມງ. ມັນ​ສາ​ມາດ​ຜະ​ລິດ​ການ​ໂຕ້​ຕອບ steep ໃນ​ລະ​ດັບ​ປະ​ລໍາ​ມະ​ນູ​, ທີ່​ເຫມາະ​ສົມ​ຫຼາຍ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ຂະ​ຫຍາຍ​ຕົວ heterojunctions , quantum wells , superlattices ແລະ​ໂຄງ​ສ້າງ​ອື່ນໆ​. ອັດຕາການເຕີບໂຕໄວຂອງມັນ, ຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ດີ, ແລະຄວາມເຫມາະສົມກັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຫຼາຍຊິ້ນມັກຈະຖືກນໍາໃຊ້ໃນການຜະລິດອຸດສາຫະກໍາ.
MBE (ໂມເລກຸນ beam epitaxy)
ໃນ epitaxy beam ໂມເລກຸນ, Ga ໃຊ້ແຫຼ່ງອົງປະກອບ, ແລະໄນໂຕຣເຈນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແມ່ນໄດ້ຮັບຈາກໄນໂຕຣເຈນໂດຍຜ່ານ RF plasma. ເມື່ອປຽບທຽບກັບວິທີການ MOCVD, ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວ MBE ແມ່ນປະມານ 350-400 ℃ຕ່ໍາ. ອຸນຫະພູມການຂະຫຍາຍຕົວຕ່ໍາສາມາດຫຼີກເວັ້ນມົນລະພິດບາງຢ່າງທີ່ອາດຈະເກີດມາຈາກສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງ. ລະບົບ MBE ດໍາເນີນການພາຍໃຕ້ການສູນຍາກາດສູງ, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ມັນປະສົມປະສານວິທີການກວດຫາຢູ່ໃນສະຖານທີ່ຫຼາຍຂຶ້ນ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ອັດຕາການເຕີບໂຕແລະຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດຂອງມັນບໍ່ສາມາດປຽບທຽບກັບ MOCVD, ແລະມັນຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍໃນການຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດ [7].

ຮູບທີ 5 (a) Eiko-MBE schematic (b) MBE main reaction chamber schematic

ວິທີການ HVPE (hydride vapor phase epitaxy)

ຄາຣະວາຂອງວິທີການ hydride vapor phase epitaxy ແມ່ນ GaCl3 ແລະ NH3. Detchprohm et al. ໃຊ້ວິທີນີ້ເພື່ອປູກຊັ້ນ GaN epitaxial ຫນາຫຼາຍຮ້ອຍໄມຄຣອນຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງ sapphire substrate. ໃນການທົດລອງຂອງເຂົາເຈົ້າ, ຊັ້ນຂອງ ZnO ໄດ້ຖືກປູກຂຶ້ນລະຫວ່າງຊັ້ນຍ່ອຍ sapphire ແລະຊັ້ນ epitaxial ເປັນຊັ້ນ buffer, ແລະຊັ້ນ epitaxial ໄດ້ຖືກປອກເປືອກອອກຈາກພື້ນຜິວ substrate. ເມື່ອປຽບທຽບກັບ MOCVD ແລະ MBE, ລັກສະນະຕົ້ນຕໍຂອງວິທີການ HVPE ແມ່ນອັດຕາການເຕີບໂຕສູງຂອງມັນ, ເຊິ່ງເຫມາະສົມສໍາລັບການຜະລິດຊັ້ນຫນາແລະວັດສະດຸຈໍານວນຫລາຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ເກີນ 20μm, ຊັ້ນ epitaxial ທີ່ຜະລິດໂດຍວິທີການນີ້ແມ່ນມີຄວາມສ່ຽງຕໍ່ການຮອຍແຕກ.
Akira USUI ນໍາສະເຫນີເທກໂນໂລຍີ substrate ທີ່ມີຮູບແບບໂດຍອີງໃສ່ວິທີການນີ້. ທໍາອິດພວກມັນຂະຫຍາຍຊັ້ນ GaN epitaxial ຫນາ 1-1.5μm ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ sapphire ໂດຍໃຊ້ວິທີການ MOCVD. ຊັ້ນ epitaxial ປະກອບດ້ວຍຊັ້ນ GaN buffer ຫນາ 20nm ປູກພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມຕ່ໍາແລະຊັ້ນ GaN ປູກພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂອຸນຫະພູມສູງ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຢູ່ທີ່ 430 ℃, ຊັ້ນຂອງ SiO2 ໄດ້ຖືກ plated ເທິງຫນ້າດິນຂອງຊັ້ນ epitaxial, ແລະເສັ້ນດ່າງປ່ອງຢ້ຽມໄດ້ຖືກສ້າງຂື້ນໃນຮູບເງົາ SiO2 ໂດຍ photolithography. ໄລຍະຫ່າງຂອງເສັ້ນດ່າງແມ່ນ 7μm ແລະຄວາມກວ້າງຂອງຫນ້າກາກຕັ້ງແຕ່ 1μm ຫາ 4μm. ຫຼັງຈາກການປັບປຸງນີ້, ພວກເຂົາໄດ້ຮັບຊັ້ນ GaN epitaxial ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍ sapphire ເສັ້ນຜ່າກາງ 2 ນິ້ວທີ່ບໍ່ມີຮອຍແຕກແລະກ້ຽງຄືກັບກະຈົກເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມຫນາຈະເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງສິບຫຼືຫຼາຍຮ້ອຍໄມຄຣອນ. ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງໄດ້ຖືກຫຼຸດລົງຈາກ 109-1010cm-2 ຂອງວິທີການ HVPE ແບບດັ້ງເດີມເປັນປະມານ 6 × 107cm-2. ພວກເຂົາຍັງໄດ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນໃນການທົດລອງວ່າເມື່ອອັດຕາການເຕີບໂຕເກີນ 75μm / h, ພື້ນຜິວຂອງຕົວຢ່າງຈະກາຍເປັນ rough[8].

ຮູບທີ 6 ແຜນຜັງຍ່ອຍຮູບຊົງ

V. ບົດສະຫຼຸບ ແລະ ການຄາດຄະເນ

ວັດສະດຸ GaN ໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນປະກົດຕົວໃນປີ 2014 ເມື່ອໄຟ LED ສີຟ້າໄດ້ຮັບລາງວັນໂນແບລດ້ານຟີຊິກໃນປີນັ້ນ, ແລະໄດ້ເຂົ້າສູ່ພາກສະຫນາມຂອງສາທາລະນະຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການສາກໄຟໄວໃນພາກສະຫນາມເອເລັກໂຕຣນິກຜູ້ບໍລິໂພກ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງແລະອຸປະກອນ RF ທີ່ໃຊ້ໃນສະຖານີຖານ 5G ທີ່ຄົນສ່ວນໃຫຍ່ບໍ່ສາມາດເຫັນໄດ້ອອກມາຢ່າງງຽບໆ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ການບຸກທະລຸຂອງອຸປະກອນພະລັງງານທີ່ອີງໃສ່ລົດຍົນ GaN ຄາດວ່າຈະເປີດຈຸດເຕີບໂຕໃຫມ່ສໍາລັບຕະຫຼາດຄໍາຮ້ອງສະຫມັກວັດສະດຸ GaN.
ຄວາມຕ້ອງການຂອງຕະຫຼາດຂະຫນາດໃຫຍ່ແນ່ນອນຈະສົ່ງເສີມການພັດທະນາອຸດສາຫະກໍາແລະເຕັກໂນໂລຢີທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ GaN. ດ້ວຍການເຕີບໂຕເຕັມທີ່ແລະການປັບປຸງລະບົບຕ່ອງໂສ້ອຸດສາຫະກໍາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ GaN, ບັນຫາທີ່ປະເຊີນຫນ້າໂດຍເຕັກໂນໂລຢີ GaN epitaxial ໃນປະຈຸບັນຈະຖືກປັບປຸງຫຼືແກ້ໄຂໃນທີ່ສຸດ. ໃນອະນາຄົດ, ປະຊາຊົນແນ່ນອນຈະພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີ epitaxial ໃຫມ່ແລະທາງເລືອກຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ດີເລີດ. ຈາກນັ້ນ, ປະຊາຊົນຈະສາມາດເລືອກເຕັກໂນໂລຢີການຄົ້ນຄວ້າພາຍນອກທີ່ເຫມາະສົມທີ່ສຸດແລະຊັ້ນຍ່ອຍສໍາລັບສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ແຕກຕ່າງກັນຕາມລັກສະນະຂອງສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ, ແລະຜະລິດຜະລິດຕະພັນທີ່ກໍາຫນົດເອງທີ່ມີການແຂ່ງຂັນທີ່ສຸດ.