ତୃତୀୟ ପି generation ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର |
ପ୍ରଥମ ପି generation ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ଟେକ୍ନୋଲୋଜି ସି ଏବଂ ଜି ଭଳି ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀ ଉପରେ ଆଧାର କରି ବିକଶିତ ହୋଇଥିଲା | ଟ୍ରାନଜିଷ୍ଟର ଏବଂ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେଟେଡ୍ ସର୍କିଟ ଟେକ୍ନୋଲୋଜିର ବିକାଶ ପାଇଁ ଏହା ହେଉଛି ସାମଗ୍ରୀକ ଆଧାର | ପ୍ରଥମ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀ ବିଂଶ ଶତାବ୍ଦୀରେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଶିଳ୍ପ ପାଇଁ ମୂଳଦୁଆ ପକାଇଲା ଏବଂ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେଟେଡ୍ ସର୍କିଟ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜି ପାଇଁ ମ basic ଳିକ ସାମଗ୍ରୀ ଅଟେ |
ଦ୍ୱିତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକରେ ମୁଖ୍ୟତ gal ଗାଲିୟମ୍ ଆର୍ସେନାଇଡ୍, ଇଣ୍ଡିଆମ୍ ଫସଫାଇଡ୍, ଗାଲିୟମ୍ ଫସଫାଇଡ୍, ଇଣ୍ଡିୟମ୍ ଆର୍ସେନାଇଡ୍, ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଆର୍ସେନାଇଡ୍ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ଟର୍ନାରୀ ଯ ounds ଗିକ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ | ଦ୍ୱିତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ ଅପ୍ଟୋଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ସୂଚନା ଶିଳ୍ପର ମୂଳଦୁଆ ଅଟେ | ଏହି ଆଧାରରେ, ଆଲୋକ, ପ୍ରଦର୍ଶନ, ଲେଜର, ଏବଂ ଫୋଟୋଭୋଲ୍ଟିକ୍ସ ଭଳି ଆନୁଷଙ୍ଗିକ ଶିଳ୍ପଗୁଡିକ ବିକାଶ କରାଯାଇଛି | ସମସାମୟିକ ସୂଚନା ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଏବଂ ଅପ୍ଟୋଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ପ୍ରଦର୍ଶନ ଶିଳ୍ପରେ ସେଗୁଡିକ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ |
ତୃତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀର ପ୍ରତିନିଧୀ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକରେ ଗାଲିୟମ୍ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ ଏବଂ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ | ସେମାନଙ୍କର ବ୍ୟାପକ ବ୍ୟାଣ୍ଡ ଫାଙ୍କ, ଉଚ୍ଚ ଇଲେକ୍ଟ୍ରନ୍ ସାଚୁଚରେସନ୍ ଡ୍ରାଇଫ୍ ବେଗ, ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ଚାଳନା, ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ବ୍ରେକଡାଉନ୍ ଫିଲ୍ଡ ଶକ୍ତି ହେତୁ, ସେମାନେ ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ସାନ୍ଧ୍ରତା, ଉଚ୍ଚ-ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ଏବଂ ସ୍ୱଳ୍ପ କ୍ଷତି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଉପକରଣଗୁଡିକ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରିବା ପାଇଁ ଆଦର୍ଶ ସାମଗ୍ରୀ | ସେଥିମଧ୍ୟରୁ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ପାୱାର୍ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକରେ ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ସାନ୍ଧ୍ରତା, ସ୍ୱଳ୍ପ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଛୋଟ ଆକାରର ସୁବିଧା ରହିଛି ଏବଂ ନୂତନ ଶକ୍ତି ଯାନ, ଫୋଟୋଭୋଲ୍ଟିକ୍ସ, ରେଳ ପରିବହନ, ବଡ ତଥ୍ୟ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟାପକ ପ୍ରୟୋଗ ଆଶା ଅଛି | ଗାଲିୟମ୍ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ ଆରଏଫ୍ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକରେ ଉଚ୍ଚ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି, ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି, ପ୍ରଶସ୍ତ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍, ସ୍ୱଳ୍ପ ଶକ୍ତି ବ୍ୟବହାର ଏବଂ ଛୋଟ ଆକାରର ସୁବିଧା ରହିଛି ଏବଂ 5G ଯୋଗାଯୋଗ, ଇଣ୍ଟରନେଟ୍ ଅଫ୍ ଥିଙ୍ଗସ୍, ସାମରିକ ରାଡାର ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ବ୍ୟାପକ ପ୍ରୟୋଗ ଆଶା ଅଛି | ଏଥିସହ, ଲୋ-ଭୋଲଟେଜ୍ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଗାଲିୟମ୍ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ ଆଧାରିତ ଶକ୍ତି ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଛି | ଏଥିସହ, ସାମ୍ପ୍ରତିକ ବର୍ଷଗୁଡିକରେ, ଉଦୀୟମାନ ଗାଲିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡିକ ବିଦ୍ୟମାନ SiC ଏବଂ GaN ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ସହିତ ବ technical ଷୟିକ ପରିପକ୍ୱତା ସୃଷ୍ଟି କରିବ ଏବଂ ଲୋ-ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ଏବଂ ହାଇ-ଭୋଲଟେଜ୍ କ୍ଷେତ୍ରରେ ସମ୍ଭାବ୍ୟ ପ୍ରୟୋଗ ଆଶା ଅଛି |
ଦ୍ୱିତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀ ସହିତ ତୁଳନା କଲେ, ତୃତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକର ବ୍ୟାପକ ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ଓସାର ଅଛି (ସି’ର ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ମୋଟେଇ, ପ୍ରଥମ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀର ସାଧାରଣ ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରାୟ 1.1eV, GaA ର ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ମୋଟେଇ | ଦ୍ୱିତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀର ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରାୟ 1.42eV, ଏବଂ ତୃତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପଦାର୍ଥର ସାଧାରଣ ସାମଗ୍ରୀ GaN ର ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ମୋଟେଇ ଉପରେ | 2.3eV), ଶକ୍ତିଶାଳୀ ବିକିରଣ ପ୍ରତିରୋଧ, ବ electric ଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷେତ୍ର ଭାଙ୍ଗିବା ପାଇଁ ଅଧିକ ପ୍ରତିରୋଧ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ପ୍ରତିରୋଧ | ବିସ୍ତୃତ ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ଓସାର ସହିତ ତୃତୀୟ ପି generation ଼ିର ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ସାମଗ୍ରୀ ବିକିରଣ-ପ୍ରତିରୋଧୀ, ଉଚ୍ଚ-ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି, ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତି ଏବଂ ଉଚ୍ଚ-ଏକୀକରଣ-ସାନ୍ଦ୍ରତା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଉପକରଣ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ବିଶେଷ ଉପଯୁକ୍ତ | ମାଇକ୍ରୋୱେଭ୍ ରେଡିଓ ଫ୍ରିକ୍ୱେନ୍ସି ଡିଭାଇସ୍, ଏଲଇଡି, ଲେଜର, ପାୱାର୍ ଡିଭାଇସ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ କ୍ଷେତ୍ରରେ ସେମାନଙ୍କର ପ୍ରୟୋଗ ବହୁ ଧ୍ୟାନ ଆକର୍ଷଣ କରିଛି ଏବଂ ମୋବାଇଲ୍ ଯୋଗାଯୋଗ, ସ୍ମାର୍ଟ ଗ୍ରୀଡ୍, ରେଳ ଗମନାଗମନ, ନୂତନ ଶକ୍ତି ଯାନ, ଉପଭୋକ୍ତା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ, ଏବଂ ଅଲଟ୍ରାଭାଇଓଲେଟ୍ ଏବଂ ନୀଳ କ୍ଷେତ୍ରରେ ସେମାନେ ବ୍ୟାପକ ବିକାଶ ଆଶା ପ୍ରଦର୍ଶନ କରିଛନ୍ତି | ସବୁଜ ଆଲୋକ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ [1] |
ପ୍ରତିଛବି ଉତ୍ସ: CASA, ଜେସାଙ୍ଗ ସିକ୍ୟୁରିଟି ରିସର୍ଚ୍ଚ ଇନଷ୍ଟିଚ୍ୟୁଟ୍ |
ଚିତ୍ର 1 GaN ଶକ୍ତି ଉପକରଣ ସମୟ ମାପ ଏବଂ ପୂର୍ବାନୁମାନ |
II GaN ବସ୍ତୁ ଗଠନ ଏବଂ ବ characteristics ଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡିକ |
GaN ହେଉଛି ଏକ ସିଧାସଳଖ ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର | କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ ୱର୍ଟଜାଇଟ୍ ଗଠନର ବ୍ୟାଣ୍ଡଗ୍ୟାପ୍ ମୋଟେଇ ପ୍ରାୟ 3.26eV | GaN ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକରେ ତିନୋଟି ମୁଖ୍ୟ ସ୍ଫଟିକ୍ ସଂରଚନା ଅଛି, ଯଥା ୱର୍ଟଜାଇଟ୍ ଗଠନ, ସ୍ପାଲେରାଇଟ୍ ଗଠନ ଏବଂ ପଥର ଲୁଣ ଗଠନ | ସେଥିମଧ୍ୟରୁ ୱର୍ଟଜାଇଟ୍ ଗଠନ ହେଉଛି ସବୁଠାରୁ ସ୍ଥିର ସ୍ଫଟିକ୍ ଗଠନ | ଚିତ୍ର 2 ହେଉଛି GaN ର ଷୋଡଶାଳିଆ ୱର୍ଟଜାଇଟ୍ ଗଠନର ଏକ ଚିତ୍ର | GaN ସାମଗ୍ରୀର ୱର୍ଟଜାଇଟ୍ ଗଠନ ଏକ ଷୋଡଶାଳିଆ କ୍ଲୋଜ-ପ୍ୟାକ୍ ହୋଇଥିବା structure ାଞ୍ଚାର ଅଟେ | ପ୍ରତ୍ୟେକ ୟୁନିଟ୍ ସେଲରେ 12 ଟି ପରମାଣୁ ଅଛି, 6 ଟି ପରମାଣୁ ଏବଂ 6 ଗା ପରମାଣୁ | ପ୍ରତ୍ୟେକ ଗା (N) ପରମାଣୁ 4 ନିକଟତମ N (Ga) ପରମାଣୁ ସହିତ ଏକ ବନ୍ଧନ ସୃଷ୍ଟି କରେ ଏବଂ ABABAB କ୍ରମରେ ଷ୍ଟାକ୍ ହୋଇଛି ... [0001] ଦିଗରେ [2] |
ଚିତ୍ର 2 ୱର୍ଟଜାଇଟ୍ ଗଠନ GaN ସ୍ଫଟିକ୍ ସେଲ୍ ଚିତ୍ର |
III GaN epitaxy ପାଇଁ ସାଧାରଣତ used ବ୍ୟବହୃତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ |
ଏଥିରୁ ଜଣାପଡେ ଯେ GaN ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ସମଲିଙ୍ଗୀ ଏପିଟାକ୍ସି ହେଉଛି GaN ଏପିଟାକ୍ସି ପାଇଁ ସର୍ବୋତ୍ତମ ପସନ୍ଦ | ଅବଶ୍ୟ, GaN ର ବୃହତ ବଣ୍ଡ ଶକ୍ତି ହେତୁ, ଯେତେବେଳେ ତାପମାତ୍ରା 2500 of ର ତରଳିବା ପଏଣ୍ଟରେ ପହଞ୍ଚେ, ଏହାର ଅନୁରୂପ କ୍ଷୟ ଚାପ ପ୍ରାୟ 4.5GPa | ଯେତେବେଳେ ଏହି ଚାପଠାରୁ ବିଚ୍ଛେଦ ଚାପ କମ୍ ଥାଏ, GaN ତରଳିଯାଏ ନାହିଁ କିନ୍ତୁ ସିଧାସଳଖ କ୍ଷୟ ହୁଏ | ଏହା ପରିପକ୍ୱ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଯେପରିକି Czochralski ପଦ୍ଧତି GaN ଏକକ ସ୍ଫଟିକ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପାଇଁ ଅନୁପଯୁକ୍ତ କରିଥାଏ, ଯାହା ଦ୍ G ାରା GaN ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉତ୍ପାଦନ ତଥା ବ୍ୟୟବହୁଳ ହୋଇଥାଏ | ତେଣୁ, ସାଧାରଣତ Ga GaN epitaxial ଅଭିବୃଦ୍ଧିରେ ବ୍ୟବହୃତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଗୁଡିକ ମୁଖ୍ୟତ Si Si, SiC, ନୀଳମଣି ଇତ୍ୟାଦି |
ଚାର୍ଟ 3 GaN ଏବଂ ସାଧାରଣତ used ବ୍ୟବହୃତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ପାରାମିଟରଗୁଡିକ |
ନୀଳମଣି ଉପରେ GaN epitaxy |
ନୀଳମଣିରେ ସ୍ଥିର ରାସାୟନିକ ଗୁଣ ଅଛି, ଶସ୍ତା ଏବଂ ଏହାର ବୃହତ ଉତ୍ପାଦନ ଶିଳ୍ପର ଉଚ୍ଚ ପରିପକ୍ୱତା ଅଛି | ତେଣୁ, ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ଉପକରଣ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂରେ ଏହା ସର୍ବପ୍ରଥମ ଏବଂ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ ହୋଇପାରିଛି | GaN epitaxy ପାଇଁ ସାଧାରଣତ used ବ୍ୟବହୃତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ, ନୀଳକଣ୍ଠ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପାଇଁ ସମାଧାନ ହେବା ଆବଶ୍ୟକ କରୁଥିବା ମୁଖ୍ୟ ସମସ୍ୟାଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି:
ନୀଳମଣି (Al2O3) ଏବଂ GaN (ପ୍ରାୟ 15%) ମଧ୍ୟରେ ବୃହତ ଲାଟାଇସ୍ ମେଳ ନହେବା ହେତୁ, ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ମଧ୍ୟରେ ଥିବା ଇଣ୍ଟରଫେସରେ ତ୍ରୁଟିର ଘନତା ବହୁତ ଅଧିକ | ଏହାର ପ୍ରତିକୂଳ ପ୍ରଭାବକୁ ହ୍ରାସ କରିବାକୁ, ଏପିଟାକ୍ସି ପ୍ରକ୍ରିୟା ଆରମ୍ଭ ହେବା ପୂର୍ବରୁ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଜଟିଳ ପ୍ରୟୋଗର ସମ୍ମୁଖୀନ ହେବା ଆବଶ୍ୟକ | ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ GaN ଏପିଟାକ୍ସି ବ growing ିବା ପୂର୍ବରୁ, ପ୍ରଦୂଷକ, ଅବଶିଷ୍ଟ ପଲିସିଂ କ୍ଷତି ଇତ୍ୟାଦି ଅପସାରଣ କରିବା ପାଇଁ ଏବଂ ଷ୍ଟେପ୍ ଏବଂ ଷ୍ଟେପ୍ ଭୂପୃଷ୍ଠ ଗଠନ ପାଇଁ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଭୂପୃଷ୍ଠକୁ ପ୍ରଥମେ କଠିନ ପରିଷ୍କାର କରାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ | ତାପରେ, ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଓଦା ଗୁଣ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିବାକୁ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଭୂପୃଷ୍ଠ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ | ଶେଷରେ, ଏକ ପତଳା ଆଲଏନ୍ ବଫର୍ ସ୍ତର (ସାଧାରଣତ 10 10-100nm ମୋଟା) ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଜମା ହେବା ଆବଶ୍ୟକ ଏବଂ ଅନ୍ତିମ ଏପିଟ୍ୟାକ୍ସିଆଲ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ପ୍ରସ୍ତୁତ ହେବା ପାଇଁ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରାରେ ଆନ୍ନାଲ୍ କରାଯାଏ | ଏମିତିକି, ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟରେ ବ Ga ଼ୁଥିବା GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଚଳଚ୍ଚିତ୍ରଗୁଡିକର ସ୍ଥାନାନ୍ତରର ଘନତା ହୋମୋପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଚଳଚ୍ଚିତ୍ର ତୁଳନାରେ ଅଧିକ (ପ୍ରାୟ 1010cm-2, ସିଲିକନ୍ ହୋମୋପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଚଳଚ୍ଚିତ୍ର କିମ୍ବା ଗାଲିୟମ୍ ଆର୍ସେନାଇଡ୍ ହୋମୋପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଚଳଚ୍ଚିତ୍ର କିମ୍ବା ଶୂନ୍ୟ ସ୍ଥାନାନ୍ତରର ଘନତା ତୁଳନାରେ କିମ୍ବା 102 ରୁ 104cm- ମଧ୍ୟରେ | 2) | ଉଚ୍ଚ ତ୍ରୁଟିର ଘନତା ବାହକ ଗତିଶୀଳତାକୁ ହ୍ରାସ କରିଥାଏ, ଯାହା ଦ୍ minority ାରା ସଂଖ୍ୟାଲଘୁ ବାହକ ଜୀବନକାଳ ହ୍ରାସ ହୁଏ ଏବଂ ତାପଜ ଚାଳନା କମିଯାଏ, ଯାହା ଉପକରଣର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ହ୍ରାସ କରିବ [4];
ନୀଳମଣିର ତାପଜ ବିସ୍ତାର କୋଏଫିସିଏଣ୍ଟ୍ GaN ତୁଳନାରେ ଅଧିକ, ତେଣୁ ଜମା ତାପମାତ୍ରା ଠାରୁ କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଥଣ୍ଡା ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରରେ ବାୟାକ୍ସିଆଲ୍ ସଙ୍କୋଚନକାରୀ ଚାପ ସୃଷ୍ଟି ହେବ | ମୋଟା ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଚଳଚ୍ଚିତ୍ର ପାଇଁ, ଏହି ଚାପ ଚଳଚ୍ଚିତ୍ରର ଫାଟ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରେ କିମ୍ବା ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ମଧ୍ୟ ହୋଇପାରେ |
Other ଅନ୍ୟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ତୁଳନାରେ ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ତାପଜ ଚାଳନା କମ୍ (ପ୍ରାୟ 0.25W * cm-1 * K-1 100 at), ଏବଂ ଉତ୍ତାପ ବିସ୍ତାର କାର୍ଯ୍ୟ ଖରାପ;
Its ଏହାର ଖରାପ କଣ୍ଡକ୍ଟିଭିଟି ହେତୁ ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଅନ୍ୟ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ ସହିତ ସେମାନଙ୍କର ଏକୀକରଣ ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଅନୁକୂଳ ନୁହେଁ |
ଯଦିଓ ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ବ grown ଼ୁଥିବା GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରଗୁଡିକର ତ୍ରୁଟି ସାନ୍ଧ୍ରତା ଅଧିକ, ଏହା GaN- ଆଧାରିତ ନୀଳ-ସବୁଜ ଏଲଇଡିଗୁଡିକର ଅପ୍ଟୋଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ କରେ ନାହିଁ, ତେଣୁ ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଗୁଡିକ ସାଧାରଣତ Ga GaN- ଆଧାରିତ ଏଲଇଡି ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ |
GaN ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକର ଅଧିକ ନୂତନ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକର ବିକାଶ ସହିତ ଯେପରିକି ଲେଜର କିମ୍ବା ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଉଚ୍ଚ-ସାନ୍ଦ୍ରତା ଶକ୍ତି ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ, ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡିକର ଅନ୍ତର୍ନିହିତ ତ୍ରୁଟି ସେମାନଙ୍କ ପ୍ରୟୋଗରେ ଏକ ସୀମିତତା ହୋଇଗଲା | ଏଥିସହ, ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ବିକାଶ, ମୂଲ୍ୟ ହ୍ରାସ ଏବଂ ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜିର ପରିପକ୍ .ତା ସହିତ ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି ଉପରେ ଅଧିକ ଗବେଷଣା ଧୀରେ ଧୀରେ ଥଣ୍ଡା ଧାରା ଦେଖାଇଲା |
SiC ଉପରେ GaN epitaxy |
ନୀଳମଣି ସହିତ ତୁଳନା କଲେ, ସିସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (4H- ଏବଂ 6H- ସ୍ଫଟିକ୍) GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ସହିତ ଏକ ଛୋଟ ଲାଟାଇସ୍ ମେଳ ଖାଉ ନାହିଁ (3.1%, [0001] ଆଧାରିତ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଚଳଚ୍ଚିତ୍ର ସହିତ ସମାନ), ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ଚାଳନା (ପ୍ରାୟ 3.8W * cm-1 * K) | -1), ଇତ୍ୟାଦି ସହିତ, SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡିକର କଣ୍ଡକ୍ଟିଭିଟି ମଧ୍ୟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପଛରେ ବ electrical ଦୁତିକ ଯୋଗାଯୋଗ କରିବାକୁ ଅନୁମତି ଦେଇଥାଏ, ଯାହା ଡିଭାଇସ୍ ଗଠନକୁ ସରଳ କରିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରିଥାଏ | ଏହି ସୁବିଧାଗୁଡ଼ିକର ଅସ୍ତିତ୍ୱ ଅଧିକରୁ ଅଧିକ ଗବେଷକଙ୍କୁ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ GaN ଏପିଟାକ୍ସି ଉପରେ କାମ କରିବାକୁ ଆକର୍ଷିତ କରିଛି |
ଯଦିଓ, GaN ଏପିଲାୟର୍ସ ବ growing ିବା ପାଇଁ ସିଧାସଳଖ SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରିବା ମଧ୍ୟ ନିମ୍ନଲିଖିତକୁ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ କରି ଅନେକ ଅସୁବିଧାର ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଏ |
Si ସିସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡିକର ଭୂପୃଷ୍ଠର ରୁଦ୍ରତା ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (ନୀଳମଣି ରୁଗ୍ନେସ୍ 0.1nm RMS, SiC ରୁଗ୍ନେସ୍ 1nm RMS) ତୁଳନାରେ ବହୁତ ଅଧିକ, SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଗୁଡିକ ଅଧିକ କଠିନତା ଏବଂ ଖରାପ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା, ଏବଂ ଏହି ରୁଗ୍ଣତା ଏବଂ ଅବଶିଷ୍ଟ ପଲିସିଂ କ୍ଷତି ମଧ୍ୟ ଅନ୍ୟତମ | GaN epilayers ରେ ତ୍ରୁଟିର ଉତ୍ସ |
Si SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡିକର ସ୍କ୍ରୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରର ଘନତା ଅଧିକ (ସ୍ଥାନାନ୍ତରର ଘନତା 103-104cm-2), ସ୍କ୍ରୁ ସ୍ଥାନାନ୍ତରଗୁଡିକ GaN ଏପିଲାୟରକୁ ବିସ୍ତାର କରିପାରେ ଏବଂ ଉପକରଣ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ହ୍ରାସ କରିପାରେ |
Sub ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଥିବା ପରମାଣୁ ବ୍ୟବସ୍ଥା GaN ଏପିଲାୟର୍ରେ ଷ୍ଟାକିଂ ତ୍ରୁଟି (BSF) ଗଠନକୁ ପ୍ରବର୍ତ୍ତାଏ | SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ GaN ପାଇଁ, ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଏକାଧିକ ସମ୍ଭାବ୍ୟ ପରମାଣୁ ବ୍ୟବସ୍ଥା ଅର୍ଡର ଅଛି, ଫଳସ୍ୱରୂପ ଏହା ଉପରେ ଥିବା ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ GaN ସ୍ତରର ଅସଙ୍ଗତ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ପରମାଣୁ ଷ୍ଟାକିଂ କ୍ରମ, ଯାହା ତ୍ରୁଟି ଷ୍ଟାକ୍ କରିବାକୁ ପ୍ରବୃତ୍ତ | ଷ୍ଟାକିଂ ତ୍ରୁଟି (SFs) ସି-ଅକ୍ଷରେ ବିଲ୍ଟ-ଇନ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଫିଲ୍ଡ ପ୍ରବର୍ତ୍ତାଇଥାଏ, ଯାହା ଇନ୍-ପ୍ଲେନ୍ କ୍ୟାରିଅର୍ ପୃଥକ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକର ଲିକ୍ ଭଳି ସମସ୍ୟା ସୃଷ୍ଟି କରିଥାଏ |
Si ସିସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ଥର୍ମାଲ୍ ବିସ୍ତାର କୋଏଫିସିଏଣ୍ଟ୍ AlN ଏବଂ GaN ତୁଳନାରେ ଛୋଟ, ଯାହା ଶୀତଳ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ମଧ୍ୟରେ ଥର୍ମାଲ୍ ଷ୍ଟ୍ରେସ୍ ଜମା ହୋଇଥାଏ | ୱାଲ୍ଟେରାଇଟ୍ ଏବଂ ବ୍ରାଣ୍ଡ୍ ସେମାନଙ୍କର ଅନୁସନ୍ଧାନ ଫଳାଫଳକୁ ଆଧାର କରି ପୂର୍ବାନୁମାନ କରିଛନ୍ତି ଯେ ପତଳା, ସମନ୍ୱିତ ଭାବରେ AlN ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟେସନ୍ ସ୍ତରରେ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବ growing ାଇ ଏହି ସମସ୍ୟା ଦୂର ହୋଇପାରିବ କିମ୍ବା ସମାଧାନ ହୋଇପାରିବ |
Ga ପରମାଣୁର ଖରାପ ଆର୍ଦ୍ରତା ସମସ୍ୟା | ସିଧାସଳଖ ସିସି ପୃଷ୍ଠରେ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରଗୁଡିକ ବ growing ଼ିବାବେଳେ, ଦୁଇଟି ପରମାଣୁ ମଧ୍ୟରେ ଖରାପ ଆର୍ଦ୍ରତା ହେତୁ, GaN ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରେ 3D ଦ୍ୱୀପ ଅଭିବୃଦ୍ଧିର ପ୍ରବୃତ୍ତି | GaN epitaxy ରେ epitaxial ସାମଗ୍ରୀର ଗୁଣରେ ଉନ୍ନତି ଆଣିବା ପାଇଁ ଏକ ବଫର୍ ସ୍ତରର ପରିଚୟ ହେଉଛି ସାଧାରଣତ used ବ୍ୟବହୃତ ସମାଧାନ | ଏକ AlN କିମ୍ବା AlxGa1-xN ବଫର୍ ସ୍ତରର ପରିଚୟ, SiC ପୃଷ୍ଠର ଆର୍ଦ୍ରତାକୁ ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ ଏବଂ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରକୁ ଦୁଇଟି ଆକାରରେ ବ grow ାଇବ | ଏହା ସହିତ, ଏହା ଚାପକୁ ମଧ୍ୟ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିପାରିବ ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ତ୍ରୁଟିକୁ GaN ଏପିଟାକ୍ସି ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବିସ୍ତାର କରିପାରିବ ନାହିଁ;
Si ସିସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟଗୁଡିକର ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଅପରିପକ୍ୱ, ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ମୂଲ୍ୟ ଅଧିକ, ଏବଂ ସେଠାରେ ଯୋଗାଣକାରୀ ଏବଂ ଅଳ୍ପ ଯୋଗାଣ ଅଛି |
ଟୋରେସ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟମାନଙ୍କର ଅନୁସନ୍ଧାନରୁ ଜଣାପଡିଛି ଯେ ଏପିଟାକ୍ସି ପୂର୍ବରୁ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ (1600 ° C) H2 ସହିତ SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍କୁ ସଜାଇବା ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଅଧିକ ଅର୍ଡର ଷ୍ଟେପ୍ ଗଠନ କରିପାରିବ, ଯାହା ଦ୍ directly ାରା ଏହା ସିଧାସଳଖ ଅପେକ୍ଷା ଏକ ଉଚ୍ଚମାନର AlN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଫିଲ୍ମ ପାଇବ | ମୂଳ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ବ grown ିଥାଏ | ଜେଇ ଏବଂ ତାଙ୍କ ଦଳର ଅନୁସନ୍ଧାନରୁ ଏହା ମଧ୍ୟ ଦର୍ଶାଯାଇଛି ଯେ ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ପ୍ରିଚର୍ମେଣ୍ଟ୍ ଗ୍ୟାନ୍ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଭୂପୃଷ୍ଠ ମର୍ଫୋଲୋଜି ଏବଂ ସ୍ଫଟିକ୍ ଗୁଣକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ | ସ୍ମିଥ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟମାନେ | ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ / ବଫର୍ ସ୍ତର ଏବଂ ବଫର୍ ଲେୟାର୍ / ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଲେୟାର ଇଣ୍ଟରଫେସରୁ ଉତ୍ପନ୍ନ ଥ୍ରେଡିଙ୍ଗ୍ ସ୍ଥାନାନ୍ତରଗୁଡିକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ସମତଳତା ସହିତ ଜଡିତ ବୋଲି ଜାଣିବାକୁ ପାଇଲେ |
ଚିତ୍ର 4 TN morphology GaN epitaxial ସ୍ତର ନମୁନାଗୁଡିକ 6H-SiC ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (0001) ରେ ବିଭିନ୍ନ ପୃଷ୍ଠ ଚିକିତ୍ସା ଅବସ୍ଥାରେ ବ grown ଼ିଥାଏ (କ) ରାସାୟନିକ ସଫେଇ; (ଖ) ରାସାୟନିକ ସଫା କରିବା + ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ପ୍ଲାଜମା ଚିକିତ୍ସା; (ଗ) ରାସାୟନିକ ସଫେଇ + ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ପ୍ଲାଜମା ଚିକିତ୍ସା + 1300 ℃ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଉତ୍ତାପ 30 ମିନିଟ୍ ପାଇଁ |
ସି ଉପରେ GaN epitaxy |
ସିଲିକନ୍ କାର୍ବାଇଡ୍, ନୀଳମଣି ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ତୁଳନାରେ, ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରକ୍ରିୟା ପରିପକ୍ୱ ଅଟେ, ଏବଂ ଏହା ସ୍ଥିର ଭାବରେ ଉଚ୍ଚ ମୂଲ୍ୟର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସହିତ ପରିପକ୍ୱ ବଡ଼ ଆକାରର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପ୍ରଦାନ କରିପାରିବ | ସେହି ସମୟରେ, ଥର୍ମାଲ୍ କଣ୍ଡକ୍ଟିଭିଟି ଏବଂ ବ electrical ଦୁତିକ କଣ୍ଡକ୍ଟିଭିଟି ଭଲ, ଏବଂ ସି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଉପକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପରିପକ୍ୱ | ଭବିଷ୍ୟତରେ ସି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଡିଭାଇସ୍ ସହିତ ଅପ୍ଟୋଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ GaN ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକୁ ସଂପୂର୍ଣ୍ଣ ରୂପେ ସଂଯୋଗ କରିବାର ସମ୍ଭାବନା ମଧ୍ୟ ସିଲିକନ୍ ଉପରେ GaN ଏପିଟାକ୍ସିର ଅଭିବୃଦ୍ଧିକୁ ବହୁତ ଆକର୍ଷଣୀୟ କରିଥାଏ |
ତଥାପି, ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ GaN ସାମଗ୍ରୀ ମଧ୍ୟରେ ଲାଟାଇଟ୍ କନଷ୍ଟାଣ୍ଟଗୁଡିକର ବୃହତ ପାର୍ଥକ୍ୟ ହେତୁ, ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ GaN ର ହେଟେରୋଜେନିସ୍ ଏପିଟାକ୍ସି ଏକ ସାଧାରଣ ବୃହତ ମେଳ ଖାଉ ନାହିଁ, ଏବଂ ଏହା ମଧ୍ୟ ଅନେକ ସମସ୍ୟାର ସମ୍ମୁଖୀନ ହେବାକୁ ପଡିବ:
✔ ସର୍ଫେସ୍ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ଶକ୍ତି ସମସ୍ୟା | ଯେତେବେଳେ Ga ଏକ ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ବ ows େ, ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ର ପୃଷ୍ଠ ପ୍ରଥମେ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ ହୋଇ ଏକ ଆମୋରଫସ୍ ସିଲିକନ୍ ନାଇଟ୍ରାଇଡ୍ ସ୍ତର ସୃଷ୍ଟି କରିବ ଯାହା ଉଚ୍ଚ ସାନ୍ଦ୍ରତା GaN ର ନ୍ୟୁକ୍ଲିୟେସନ୍ ଏବଂ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଅନୁକୂଳ ନୁହେଁ | ଏଥିସହ, ସି ଭୂପୃଷ୍ଠ ପ୍ରଥମେ ଗା ସହିତ ଯୋଗାଯୋଗ କରିବ, ଯାହା ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠକୁ କ୍ଷୟ କରିବ | ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ, ସି ପୃଷ୍ଠର କ୍ଷୟ GaN epitaxial ସ୍ତରରେ ବିସ୍ତାର ହୋଇ କଳା ସିଲିକନ୍ ଦାଗ ସୃଷ୍ଟି କରିବ |
Ga GaN ଏବଂ Si ମଧ୍ୟରେ ଲାଟାଇସ୍ କ୍ରମାଗତ ମେଳ ନହେବା ବଡ଼ (~ 17%), ଯାହା ଉଚ୍ଚ-ସାନ୍ଦ୍ରତା ଥ୍ରେଡିଙ୍ଗ୍ ସ୍ଥାନାନ୍ତର ସୃଷ୍ଟି କରିବ ଏବଂ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଗୁଣବତ୍ତାକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ କରିବ |
Si ସହିତ ତୁଳନା କଲେ, GaN ର ଏକ ବୃହତ ତାପଜ ବିସ୍ତାର କୋଏଫିସିଣ୍ଟେଣ୍ଟ ଅଛି (GaN ର ତାପଜ ବିସ୍ତାର କୋଏଫିସିଣ୍ଟେଣ୍ଟ ପ୍ରାୟ 5.6 × 10-6K-1, ସି ର ତାପଜ ବିସ୍ତାର କୋଏଫିସିଣ୍ଟେଣ୍ଟ ପ୍ରାୟ 2.6 × 10-6K-1), ଏବଂ GaN ରେ ଫାଟ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇପାରେ | କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ତାପମାତ୍ରା ଥଣ୍ଡା ହେବା ସମୟରେ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର;
✔ Si ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରାରେ NH3 ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା କରି ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ SiNx ସୃଷ୍ଟି କରେ | ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ ସିଏନକ୍ସ ଉପରେ ଆଲଏନ୍ ଏକ ପସନ୍ଦଯୋଗ୍ୟ ଆଭିମୁଖ୍ୟ ସୃଷ୍ଟି କରିପାରିବ ନାହିଁ, ଯାହା ପରବର୍ତ୍ତୀ ସମୟରେ ବ Ga ଼ିଥିବା GaN ସ୍ତରର ଏକ ବିକୃତ ଆଭିମୁଖ୍ୟ ଏବଂ ବହୁ ସଂଖ୍ୟକ ତ୍ରୁଟି ଘଟାଇଥାଏ, ଫଳସ୍ୱରୂପ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଖରାପ ସ୍ଫଟିକ୍ ଗୁଣ, ଏବଂ ଏକକ-ସ୍ଫଟିକ୍ ସୃଷ୍ଟି କରିବାରେ ମଧ୍ୟ ଅସୁବିଧା ହୁଏ | GaN epitaxial ସ୍ତର [6] |
ବୃହତ ଲାଟାଇସ୍ ମେଳ ଖାଇ ନ ଥିବା ସମସ୍ୟାର ସମାଧାନ ପାଇଁ, ଅନୁସନ୍ଧାନକାରୀମାନେ ସି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ବଫର୍ ସ୍ତର ଭାବରେ AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, ଏବଂ SiC ଭଳି ସାମଗ୍ରୀ ଉପସ୍ଥାପନ କରିବାକୁ ଚେଷ୍ଟା କରିଛନ୍ତି | ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ SiNx ଗଠନକୁ ଏଡାଇବା ଏବଂ GaN / AlN / Si (111) ସାମଗ୍ରୀର ସ୍ଫଟିକ୍ ଗୁଣ ଉପରେ ଏହାର ପ୍ରତିକୂଳ ପ୍ରଭାବକୁ ହ୍ରାସ କରିବାକୁ, TMAl ସାଧାରଣତ the ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ସମୟ ପାଇଁ AlN ବଫର୍ ସ୍ତରର ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧି ପୂର୍ବରୁ ପରିଚିତ ହେବା ଆବଶ୍ୟକ | NH3 କୁ SiNx ଗଠନ ପାଇଁ ଉନ୍ମୋଚିତ Si ପୃଷ୍ଠ ସହିତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ନକରିବାକୁ | ଏଥିସହ, ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜି ଯେପରିକି ପ୍ୟାଟେଡ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜି ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଗୁଣବତ୍ତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିବାରେ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ | ଏହି ଟେକ୍ନୋଲୋଜିର ବିକାଶ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଇଣ୍ଟରଫେସରେ SiNx ଗଠନକୁ ପ୍ରତିରୋଧ କରିବାରେ, GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଦ୍ୱି-ଦିଗୀୟ ଅଭିବୃଦ୍ଧିକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିବାରେ ଏବଂ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଗୁଣରେ ଉନ୍ନତି ଆଣିବାରେ ସାହାଯ୍ୟ କରେ | ଏଥିସହ, ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଥିବା GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରରେ ଫାଟ ସୃଷ୍ଟି ନହେବା ପାଇଁ ଥର୍ମାଲ୍ ବିସ୍ତାର କୋଏଫେସିଏଣ୍ଟ୍ସର ପାର୍ଥକ୍ୟ ହେତୁ ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା ଟେନସାଇଲ୍ ଚାପର କ୍ଷତିପୂରଣ ପାଇଁ ଏକ ଆଲଏନ୍ ବଫର୍ ସ୍ତର ପ୍ରବର୍ତ୍ତିତ | କ୍ରୋଷ୍ଟଙ୍କ ଅନୁସନ୍ଧାନରୁ ଜଣାପଡିଛି ଯେ ଆଲଏନ୍ ବଫର୍ ସ୍ତରର ଘନତା ଏବଂ ଷ୍ଟ୍ରେନ୍ ହ୍ରାସ ମଧ୍ୟରେ ଏକ ସକରାତ୍ମକ ସମ୍ପର୍କ ଅଛି | ଯେତେବେଳେ ବଫର୍ ସ୍ତରର ଘନତା 12nm ରେ ପହଞ୍ଚେ, ଏପିଟ୍ୟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର କ୍ରାକିଂ ବିନା ଉପଯୁକ୍ତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ଯୋଜନା ମାଧ୍ୟମରେ ଏକ ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ 6μm ରୁ ଅଧିକ ମୋଟା ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବ grown ଼ିପାରେ |
ଅନୁସନ୍ଧାନକାରୀଙ୍କ ଦୀର୍ଘମିଆଦି ଉଦ୍ୟମ ପରେ, ସିଲିକନ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ବ grown ଼ାଯାଇଥିବା GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରଗୁଡିକର ଗୁଣବତ୍ତା ଯଥେଷ୍ଟ ଉନ୍ନତ ହୋଇଛି ଏବଂ ଫିଲ୍ଡ ଇଫେକ୍ଟ ଟ୍ରାନଜିଷ୍ଟର, ସ୍କଟ୍କି ବ୍ୟାରେଜ୍ ଅଲଟ୍ରାଭାଇଓଲେଟ୍ ଡିଟେକ୍ଟର, ନୀଳ-ସବୁଜ ଏଲଇଡି ଏବଂ ଅଲଟ୍ରାଭାଇଓଲେଟ୍ ଲେଜର ଭଳି ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଅଗ୍ରଗତି କରିଛନ୍ତି |
ସଂକ୍ଷେପରେ, ଯେହେତୁ ସାଧାରଣତ used ବ୍ୟବହୃତ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଗୁଡିକ ହେଟେରୋଜେନିସ୍ ଏପିଟାକ୍ସି, ତେଣୁ ସେମାନେ ସମସ୍ତେ ସାଧାରଣ ସମସ୍ୟାର ସମ୍ମୁଖୀନ ହୁଅନ୍ତି ଯେପରିକି ଲାଟାଇସ୍ ମେଳ ଖାଉ ନାହିଁ ଏବଂ ତାପଜ ବିସ୍ତାର କୋଏଫେସିଏଣ୍ଟରେ ଭିନ୍ନ ଭିନ୍ନ ସ୍ତରରେ ବଡ଼ ପାର୍ଥକ୍ୟ | ସମଲିଙ୍ଗୀ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ GaN ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜିର ପରିପକ୍ୱତା ଦ୍ୱାରା ସୀମିତ, ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଗୁଡିକ ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବହୁଳ ଭାବରେ ଉତ୍ପାଦିତ ହୋଇନାହିଁ | ଉତ୍ପାଦନ ମୂଲ୍ୟ ଅଧିକ, ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଆକାର ଛୋଟ, ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଗୁଣ ଆଦର୍ଶ ନୁହେଁ | ନୂତନ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଗୁଡିକର ବିକାଶ ଏବଂ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଗୁଣର ଉନ୍ନତି GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଶିଳ୍ପର ପରବର୍ତ୍ତୀ ବିକାଶକୁ ପ୍ରତିବନ୍ଧିତ କରୁଥିବା ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ କାରଣ ଅଟେ |
IV। GaN epitaxy ପାଇଁ ସାଧାରଣ ପଦ୍ଧତି |
MOCVD (ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା)
ଏଥିରୁ ଜଣାପଡେ ଯେ GaN ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ସମଲିଙ୍ଗୀ ଏପିଟାକ୍ସି ହେଉଛି GaN ଏପିଟାକ୍ସି ପାଇଁ ସର୍ବୋତ୍ତମ ପସନ୍ଦ | ଅବଶ୍ୟ, ଯେହେତୁ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ସଂରକ୍ଷଣର ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀମାନେ ଟ୍ରାଇମେଥାଇଲଗାଲିୟମ୍ ଏବଂ ଆମୋନିୟା ଏବଂ ବାହକ ଗ୍ୟାସ୍ ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍, ସାଧାରଣ MOCVD ଅଭିବୃଦ୍ଧି ତାପମାତ୍ରା ପ୍ରାୟ 1000-1100 and, ଏବଂ MOCVD ର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ଘଣ୍ଟା ପ୍ରତି କିଛି ମାଇକ୍ରନ୍ | ଏହା ପରମାଣୁ ସ୍ତରରେ ଷ୍ଟିପ୍ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିପାରିବ, ଯାହା ହେଟେରୋଜୁଙ୍କସନ୍, କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କୂଅ, ସୁପର୍ଲାଟାଇସ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଗଠନ ପାଇଁ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଉପଯୁକ୍ତ | ଏହାର ଦ୍ରୁତ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର, ଭଲ ସମାନତା, ଏବଂ ବୃହତ କ୍ଷେତ୍ର ଏବଂ ମଲ୍ଟି-ଖଣ୍ଡ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତତା ଶିଳ୍ପ ଉତ୍ପାଦନରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ |
MBE (ମଲିକୁଲାର ବିମ୍ ଏପିଟାକ୍ସି)
ମଲିକୁଲାର ବିମ୍ ଏପିଟାକ୍ସିରେ, ଗା ଏକ ମ al ଳିକ ଉତ୍ସ ବ୍ୟବହାର କରେ, ଏବଂ ସକ୍ରିୟ ନାଇଟ୍ରୋଜେନ୍ ନାଇଟ୍ରୋଜେନରୁ ଆରଏଫ୍ ପ୍ଲାଜମା ମାଧ୍ୟମରେ ପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ | MOCVD ପଦ୍ଧତି ସହିତ ତୁଳନା କଲେ MBE ଅଭିବୃଦ୍ଧି ତାପମାତ୍ରା ପ୍ରାୟ 350-400 ℃ କମ୍ ଅଟେ | ନିମ୍ନ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ତାପମାତ୍ରା କେତେକ ପ୍ରଦୂଷଣକୁ ଏଡାଇପାରେ ଯାହା ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ପରିବେଶ ଦ୍ୱାରା ହୋଇପାରେ | MBE ସିଷ୍ଟମ୍ ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ଭ୍ୟାକ୍ୟୁମ୍ ଅଧୀନରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ, ଯାହାକି ଏହାକୁ ଅଧିକ ଇନ୍-ସିଟ୍ ଚିହ୍ନଟ ପ୍ରଣାଳୀକୁ ଏକତ୍ର କରିବାକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ | ସେହି ସମୟରେ, ଏହାର ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର ଏବଂ ଉତ୍ପାଦନ କ୍ଷମତାକୁ MOCVD ସହିତ ତୁଳନା କରାଯାଇପାରିବ ନାହିଁ ଏବଂ ଏହା ବ scientific ଜ୍ଞାନିକ ଅନୁସନ୍ଧାନରେ ଅଧିକ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ |
ଚିତ୍ର 5 (କ) ଇକୋ- MBE ସ୍କିମେଟିକ୍ (ଖ) MBE ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଚାମ୍ବର ସ୍କିମେଟିକ୍ |
HVPE ପଦ୍ଧତି (ହାଇଡ୍ରାଇଡ୍ ବାଷ୍ପ ଚରଣ ଏପିଟାକ୍ସି)
ହାଇଡ୍ରାଇଡ୍ ବାଷ୍ପ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଏପିଟାକ୍ସି ପଦ୍ଧତିର ପୂର୍ବବର୍ତ୍ତୀଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି GaCl3 ଏବଂ NH3 | Detchprohm et al। ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରେ ଶହ ଶହ ମାଇକ୍ରନ୍ ମୋଟା ଏକ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବ grow ାଇବା ପାଇଁ ଏହି ପଦ୍ଧତିକୁ ବ୍ୟବହାର କରିଥିଲେ | ସେମାନଙ୍କ ପରୀକ୍ଷଣରେ, ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ମଧ୍ୟରେ ZnO ର ଏକ ସ୍ତର ବଫର୍ ସ୍ତର ଭାବରେ ବ grown ଼ିଲା, ଏବଂ ଏପିଟ୍ୟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପୃଷ୍ଠରୁ ବାହାର କରାଯାଇଥିଲା | MOCVD ଏବଂ MBE ତୁଳନାରେ, HVPE ପଦ୍ଧତିର ମୁଖ୍ୟ ବ feature ଶିଷ୍ଟ୍ୟ ହେଉଛି ଏହାର ଉଚ୍ଚ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର, ଯାହା ମୋଟା ସ୍ତର ଏବଂ ବହୁଳ ସାମଗ୍ରୀ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ | ଅବଶ୍ୟ, ଯେତେବେଳେ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ଘନତା 20μm ଅତିକ୍ରମ କରେ, ଏହି ପଦ୍ଧତି ଦ୍ produced ାରା ଉତ୍ପାଦିତ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ଫାଟିଯାଏ |
ଏହି ପଦ୍ଧତି ଉପରେ ଆଧାର କରି ଆକିରା USUI ନମୁନା ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜି ପ୍ରବର୍ତ୍ତନ କଲା | ସେମାନେ ପ୍ରଥମେ MOCVD ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଏକ ପତଳା 1-1.5μm ମୋଟା GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବ grew ାଇଲେ | ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରଟି 20nm ମୋଟା GaN ବଫର୍ ସ୍ତର ସହିତ ନିମ୍ନ ତାପମାତ୍ରା ଅବସ୍ଥାରେ ବ grown ଼ିଥିଲା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ଅବସ୍ଥାରେ ବ grown ଼ୁଥିବା ଏକ GaN ସ୍ତର ଧାରଣ କରିଥିଲା | ତାପରେ, 430 at ରେ, SiO2 ର ଏକ ସ୍ତର ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ପୃଷ୍ଠରେ ଆବୃତ ହୋଇଥିଲା ଏବଂ ଫୋଟୋଲିଥୋଗ୍ରାଫି ଦ୍ୱାରା SiO2 ଚଳଚ୍ଚିତ୍ରରେ ୱିଣ୍ଡୋ ଷ୍ଟ୍ରାଇପ୍ କରାଯାଇଥିଲା | ଷ୍ଟ୍ରାଇପ୍ ବ୍ୟବଧାନ 7μm ଏବଂ ମାସ୍କର ମୋଟେଇ 1μm ରୁ 4μm ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଥିଲା | ଏହି ଉନ୍ନତି ପରେ, ସେମାନେ 2-ଇଞ୍ଚ ବ୍ୟାସ ନୀଳମଣି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଏକ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ପାଇଲେ ଯାହା ଫାଟମୁକ୍ତ ଏବଂ ଦର୍ପଣ ପରି ଚିକ୍କଣ ଥିଲା, ଯେତେବେଳେ ମୋଟା ଦଶ କିମ୍ବା ଶହ ଶହ ମାଇକ୍ରନ୍ କୁ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲା | ତ୍ରୁଟିର ଘନତା ପାରମ୍ପାରିକ HVPE ପଦ୍ଧତିର 109-1010cm-2 ରୁ ପ୍ରାୟ 6 × 107cm-2 କୁ ହ୍ରାସ ପାଇଲା | ସେମାନେ ପରୀକ୍ଷଣରେ ମଧ୍ୟ ସୂଚାଇ ଦେଇଛନ୍ତି ଯେ ଯେତେବେଳେ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ହାର 75μm / h ଅତିକ୍ରମ କରିବ, ନମୁନା ପୃଷ୍ଠଟି ରୁଗ୍ଣ ହୋଇଯିବ |
ଚିତ୍ର 6 ଗ୍ରାଫିକାଲ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସ୍କିମେଟିକ୍ |
V. ସାରାଂଶ ଏବଂ ଦୃଷ୍ଟିକୋଣ
2014 ରେ GaN ସାମଗ୍ରୀ ଉତ୍ପନ୍ନ ହେବାକୁ ଲାଗିଲା ଯେତେବେଳେ ନୀଳ ଆଲୋକ ଏଲଇଡି ସେହି ବର୍ଷ ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନରେ ନୋବେଲ ପୁରସ୍କାର ଲାଭ କଲା ଏବଂ ଉପଭୋକ୍ତା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ କ୍ଷେତ୍ରରେ ଦ୍ରୁତ ଚାର୍ଜିଂ ପ୍ରୟୋଗର ଜନସାଧାରଣଙ୍କ କ୍ଷେତ୍ରରେ ପ୍ରବେଶ କଲା | ବାସ୍ତବରେ, 5G ବେସ୍ ଷ୍ଟେସନରେ ବ୍ୟବହୃତ ପାୱାର୍ ଏମ୍ପ୍ଲିଫାୟର୍ ଏବଂ ଆରଏଫ୍ ଡିଭାଇସରେ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକ ଯାହା ଅଧିକାଂଶ ଲୋକ ଦେଖିପାରୁନାହାଁନ୍ତି ଚୁପଚାପ୍ ମଧ୍ୟ ଉଭା ହୋଇଛି | ସାମ୍ପ୍ରତିକ ବର୍ଷଗୁଡିକରେ, GaN- ଆଧାରିତ ଅଟୋମୋବାଇଲ୍-ଗ୍ରେଡ୍ ପାୱାର୍ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକର ସଫଳତା GaN ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରୟୋଗ ବଜାର ପାଇଁ ନୂତନ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପଏଣ୍ଟ ଖୋଲିବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି |
ବିଶାଳ ବଜାର ଚାହିଦା ନିଶ୍ଚିତ ଭାବରେ GaN ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ ଶିଳ୍ପ ଏବଂ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାର ବିକାଶକୁ ପ୍ରୋତ୍ସାହିତ କରିବ | GaN ସମ୍ବନ୍ଧୀୟ ଶିଳ୍ପ ଶୃଙ୍ଖଳାର ପରିପକ୍ .ତା ଏବଂ ଉନ୍ନତି ସହିତ, ବର୍ତ୍ତମାନର GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜିର ସମ୍ମୁଖୀନ ହେଉଥିବା ସମସ୍ୟାଗୁଡିକ ଶେଷରେ ଉନ୍ନତି କିମ୍ବା ଦୂର ହେବ | ଭବିଷ୍ୟତରେ, ଲୋକମାନେ ନିଶ୍ଚିତ ଭାବରେ ଅଧିକ ନୂତନ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଟେକ୍ନୋଲୋଜି ଏବଂ ଅଧିକ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ବିକଳ୍ପ ବିକାଶ କରିବେ | ସେତେବେଳକୁ, ଲୋକମାନେ ଅନୁପ୍ରୟୋଗ ଦୃଶ୍ୟର ବ characteristics ଶିଷ୍ଟ୍ୟ ଅନୁଯାୟୀ ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରୟୋଗ ପରିସ୍ଥିତି ପାଇଁ ସବୁଠାରୁ ଉପଯୁକ୍ତ ବାହ୍ୟ ଅନୁସନ୍ଧାନ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଏବଂ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ବାଛିବାରେ ସକ୍ଷମ ହେବେ ଏବଂ ସବୁଠାରୁ ପ୍ରତିଯୋଗୀ କଷ୍ଟୋମାଇଜ୍ ଉତ୍ପାଦ ଉତ୍ପାଦନ କରିବେ |
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଜୁନ୍ -28-2024 |