1. دریم نسل سیمی کنډکټرونه
د لومړي نسل سیمیکمډکټر ټیکنالوژي د سیمی کنډکټر موادو لکه Si او Ge پراساس رامینځته شوې. دا د ټرانزیسټرونو او مدغم سرکټ ټیکنالوژۍ پراختیا لپاره مادي اساس دی. د لومړي نسل سیمیکمډکټر موادو په شلمه پیړۍ کې د بریښنایی صنعت بنسټ کیښود او د مدغم سرکټ ټیکنالوژۍ لپاره لومړني توکي دي.
د دوهم نسل سیمیکمډکټر مواد په عمده توګه د ګالیم ارسنایډ، انډیم فاسفایډ، ګالیم فاسفایډ، انډیم ارسنایډ، المونیم ارسنایډ او د دوی دریم مرکبات شامل دي. د دوهم نسل سیمیکمډکټر توکي د آپټو الیکترونیک معلوماتو صنعت بنسټ دی. په دې اساس، اړوند صنعتونه لکه روښنايي، ښودنه، لیزر، او فوتوولټیکونه رامینځته شوي. دوی په پراخه کچه د معاصر معلوماتي ټیکنالوژۍ او آپټو الیکترونیک ښودلو صنعتونو کې کارول کیږي.
د دریم نسل سیمیکمډکټر موادو نمایندګي مواد ګالیم نایټرایډ او سیلیکون کاربایډ شامل دي. د دوی د پراخه بینډ تشې له امله ، د لوړ بریښنایی سنتریشن جریان سرعت ، لوړ حرارتي چالکتیا ، او د لوړ ماتولو ساحې ځواک ، دا د لوړ بریښنا کثافت ، لوړې فریکونسۍ ، او ټیټ زیان لرونکي بریښنایی وسیلو چمتو کولو لپاره غوره توکي دي. د دوی په مینځ کې ، د سیلیکون کاربایډ بریښنا وسیلې د لوړ انرژي کثافت ، ټیټ انرژي مصرف ، او کوچنۍ اندازې ګټې لري ، او د نوي انرژي موټرو ، فوتوولټیکونو ، ریل ټرانسپورټ ، لوی ډیټا او نورو برخو کې د پراخه غوښتنلیک امکانات لري. Gallium nitride RF وسیلې د لوړې فریکونسۍ ، لوړ ځواک ، پراخه بینډ ویت ، ټیټ بریښنا مصرف او کوچنۍ اندازې ګټې لري ، او د 5G مخابراتو ، د شیانو انټرنیټ ، نظامي رادار او نورو برخو کې د پراخه غوښتنلیک امکانات لري. برسېره پردې، د ګیلیم نایټرایډ پر بنسټ د بریښنا وسایل په پراخه کچه د ټیټ ولتاژ په ساحه کې کارول شوي. برسېره پردې، په وروستیو کلونو کې، د ګیلیم اکسایډ راڅرګند شوي مواد تمه کیږي چې د موجوده SiC او GaN ټیکنالوژیو سره تخنیکي بشپړتیا رامینځته کړي، او د ټیټ فریکونسۍ او لوړ ولټاژ ساحو کې د غوښتنلیک احتمالي امکانات لري.
د دویم نسل سیمیکمډکټر موادو سره پرتله کول، د دریم نسل سیمیکمډکټر مواد د بینډګاپ پراخ پراخوالی لري (د سی د بانډګاپ پلنوالی، د لومړي نسل سیمیکمډکټر موادو یو ځانګړی مواد، د 1.1eV په اړه دی، د GaAs د بندګاپ پلنوالی، یو عادي د دوهم نسل سیمی کنډکټر مواد تقریبا 1.42eV دی، او د GaN د بندګاپ پلنوالی، د دریم نسل سیمیکمډکټر موادو یو ځانګړی مواد، د 2.3eV څخه پورته دی)، د وړانګو قوي مقاومت، د بریښنایی ساحې ماتولو لپاره قوي مقاومت، او د لوړ حرارت مقاومت. د دریم نسل سیمی کنډکټر مواد د پراخه بینډګاپ عرض سره په ځانګړي ډول د وړانګو مقاومت لرونکي ، لوړ فریکونسۍ ، لوړ ځواک او لوړ ادغام - کثافت بریښنایی وسیلو تولید لپاره مناسب دي. د مایکروویو راډیو فریکوینسي وسیلو ، LEDs ، لیزرونو ، بریښنا وسیلو او نورو برخو کې د دوی غوښتنلیکونو ډیر پام ځانته راجلب کړی ، او دوی د ګرځنده مخابراتو ، سمارټ گرډونو ، د ریل ټرانزیټ ، د انرژي نوي وسایط ، مصرف کونکي بریښنایی ، او الټرا وایلیټ او نیلي کې پراخه پراختیا امکانات ښودلي دي. - د شنه رڼا وسایل [1].
د انځور سرچینه: CASA، د ژی شینګ امنیت څیړنیز انسټیټیوټ
شکل 1 د GaN بریښنا وسیلې د وخت اندازه او وړاندوینه
II GaN د موادو جوړښت او ځانګړتیاوې
GaN یو مستقیم بانډګاپ سیمیکمډکټر دی. د کوټې په حرارت کې د wurtzite جوړښت د bandgap پلنوالی شاوخوا 3.26eV دی. د GaN مواد درې اصلي کرسټال جوړښتونه لري، لکه د wurtzite جوړښت، sphalerite جوړښت او د ډبرې مالګې جوړښت. د دوی په منځ کې، د wurtzite جوړښت ترټولو باثباته کرسټال جوړښت دی. شکل 2 د GaN د هیکساگونل وورتزایټ جوړښت ډیاګرام دی. د GaN موادو د wurtzite جوړښت د هیکساگونل نږدې بسته جوړښت پورې اړه لري. هر واحد حجره 12 اتومونه لري، په شمول 6 N اتومونه او 6 Ga اتومونه. هر Ga (N) اتوم د 4 نږدې N (Ga) اتومونو سره یو بانډ جوړوي او د ABABAB په ترتیب سره د [0001] لوري [2] سره یوځای کیږي.
شکل 2 د Wurtzite جوړښت د GaN کرسټال سیل ډیاګرام
III د GaN epitaxy لپاره په عام ډول کارول کیږي
داسې ښکاري چې د GaN سبسټراټونو کې همجنسي اپیټیکسي د GaN ایپیټیکسي لپاره غوره انتخاب دی. په هرصورت، د GaN د لوی بانډ انرژی له امله، کله چې تودوخه د 2500 ℃ د خټکي نقطې ته ورسیږي، د دې اړوند تخریب فشار شاوخوا 4.5GPa دی. کله چې د تخریب فشار له دې فشار څخه ټیټ وي، GaN نه منحل کیږي مګر په مستقیم ډول تحلیل کیږي. دا د بالغ سبسټریټ چمتو کولو ټیکنالوژي رامینځته کوي لکه د Czochralski میتود د GaN واحد کرسټال سبسټریټونو چمتو کولو لپاره مناسب نه دی ، د GaN سبسټریټونه د ډله ایز تولید لپاره ستونزمن او ګران کوي. له همدې امله، هغه فرعي ټوټې چې معمولا د GaN epitaxial ودې کې کارول کیږي په عمده توګه Si، SiC، sapphire، او نور دي. [3].
چارټ 3 GaN او د عام استعمال شوي سبسټریټ موادو پیرامیټرونه
په نیلم باندې GaN epitaxy
نیلم باثباته کیمیاوي ملکیتونه لري، ارزانه دي، او د لوی پیمانه تولید صنعت کې لوړ پختتیا لري. له همدې امله، دا د سیمیکمډکټر وسیلې انجینرۍ کې یو له لومړنیو او خورا پراخه کارول شوي سبسټریټ موادو څخه شو. لکه څنګه چې د GaN epitaxy لپاره یو له عام استعمال شوي سبسټریټ څخه، اصلي ستونزې چې د نیلم سبسټریټ لپاره حل کولو ته اړتیا لري عبارت دي له:
✔ د نیلم (Al2O3) او GaN (شاوخوا 15٪) تر مینځ د لوی جالونو د توپیر له امله، د epitaxial طبقې او سبسټریټ ترمنځ په انٹرفیس کې د عیب کثافت خورا لوړ دی. د دې د منفي اغیزو د کمولو لپاره، سبسټریټ باید مخکې له دې چې د epitaxy پروسې پیل شي د پیچلي پری درملنې سره مخ شي. مخکې له دې چې د نیلم په فرعي برخو کې د GaN epitaxy وده وکړي، د سبسټریټ سطح باید لومړی په کلکه پاکه شي ترڅو ککړتیاوې لرې کړي، د پاتې شونو پالش کولو زیان او داسې نور، او د ګامونو او د سطحي جوړښتونو د تولید لپاره. بیا، د سبسټریټ سطح د epitaxial پرت د لندبل ځانګړتیاو بدلولو لپاره نایټریډ کیږي. په نهایت کې، یو پتلی AlN بفر طبقه (معمولا 10-100nm ضخامت) ته اړتیا لري چې د سبسټریټ سطح کې زیرمه شي او په ټیټ تودوخې کې انیل شي ترڅو د وروستي اپیټیکسیل ودې لپاره چمتو شي. بیا هم، د GaN epitaxial فلمونو کې د بې ځایه کثافت کثافت د نیلم په فرعي برخو کې کرل شوي د homoepitaxial فلمونو په پرتله لاهم لوړ دی (شاوخوا 1010cm-2، په سیلیکون homoepitaxial فلمونو یا gallium arsenide homoepitaxal 10cm-20cm، 1010cm-2) په پرتله. 2). د لوړ عیب کثافت د کیریر خوځښت کموي، په دې توګه د لږکیو کیریر ژوند لنډوي او د تودوخې چلونکي کموي، دا ټول به د وسیلې فعالیت کم کړي [4]؛
✔ د نیلم د تودوخې توسعې کثافات د GaN څخه ډیر دی، نو د یخولو د تودوخې څخه د خونې د تودوخې ته د یخولو پروسې په جریان کې به دوه اړخیز فشاري فشار د اپیټاکسیل طبقه کې رامینځته شي. د ژورو epitaxial فلمونو لپاره، دا فشار کیدای شي د فلم یا حتی سبسټریټ د درزیدو لامل شي.
✔ د نورو فرعي سبسټریټونو په پرتله، د نیلم فرعي موادو حرارتي چالکتیا ټیټه ده (شاوخوا 0.25W*cm-1*K-1 په 100℃)، او د تودوخې د ضایع کولو فعالیت خراب دی؛
✔ د خپل ضعیف چال چلن له امله، د نیلم سبسټریټونه د نورو سیمیکمډکټر وسیلو سره د دوی ادغام او غوښتنلیک لپاره مناسب ندي.
که څه هم د نیلم سبسټراټونو کې کرل شوي د GaN epitaxial پرتونو د نیمګړتیا کثافت لوړ دی، داسې نه بریښي چې د GaN-based نیلي-شنه LEDs optoelectronic فعالیت د پام وړ کم کړي، نو د نیلم سبسټریټ لاهم د GaN-based LEDs لپاره په عام ډول کارول کیږي.
د GAN وسیلو د نورو نوي غوښتنلیکونو لکه لیزرونو یا نورو لوړ کثافت بریښنا وسیلو پراختیا سره ، د نیلم سبسټریټ اصلي نیمګړتیاوې په زیاتیدونکي ډول د دوی غوښتنلیک باندې محدودیت رامینځته شوی. برسېره پردې، د SiC سبسټریټ ودې ټیکنالوژۍ، د لګښت کمولو او په Si substrates کې د GaN epitaxial ټیکنالوژۍ بشپړتیا سره، د نیلم سبسټراټونو کې د GaN epitaxial پرتونو د ودې په اړه ډیرې څیړنې په تدریجي ډول د یخولو رجحان ښودلی دی.
په SiC کې د GaN epitaxy
د نیلم په پرتله، د SiC سبسټریټونه (4H- او 6H-کریسټالونه) د GaN epitaxial پرتونو سره یو کوچنی جالوالی بې اتفاقي لري (3.1٪، د [0001] oriented epitaxial فلمونو سره مساوي)، لوړ حرارتي چالکتیا (شاوخوا 3.8W*cm-1*K -1)، او داسې نور. سربیره پردې، د SiC سبسټریټ چلونکي د سبسټریټ شاته بریښنایی تماسونو ته اجازه ورکوي چې د وسیلې جوړښت ساده کولو کې مرسته کوي. د دې ګټو شتون ډیر او ډیر څیړونکي دې ته متوجه کړي چې د سیلیکون کاربایډ سبسټراټونو کې د GaN epitaxy باندې کار وکړي.
په هرصورت، په مستقیم ډول د SiC سبسټریټ باندې کار کول ترڅو د GaN ایپی لیرونو وده مخه ونیسي د یو لړ زیانونو سره مخ دي، په شمول الندې:
✔ د SiC سبسټریټ د سطحې خړپړتیا د نیلم سبسټریټونو په پرتله خورا لوړه ده (د نیلم خړوبتوب 0.1nm RMS، SiC roughness 1nm RMS)، SiC سبسټریټونه لوړ سختی او ضعیف پروسس فعالیت لري، او دا خړپړتیا او د پاتې شونو پالش کولو زیان هم یو له هغو څخه دی. د GAN ایپیلیرونو کې د نیمګړتیاوو سرچینې.
✔ د SiC سبسټریټونو د سکرو بې ځایه کثافت لوړ دی (د تخریب کثافت 103-104cm-2)، د سکرو بې ځایه کیدل ممکن د GaN ایپی لیر ته تبلیغ وکړي او د وسیلې فعالیت کم کړي؛
✔ د سبسټریټ سطحه اټومي ترتیب د GaN ایپی لیر کې د سټکینګ فالز (BSFs) رامینځته کیدو لامل کیږي. په SiC سبسټریټونو کې د epitaxial GaN لپاره، په سبسټریټ کې ډیری احتمالي اټومي ترتیب امرونه شتون لري، چې په پایله کې یې د epitaxial GaN پرت غیر متناسب اټومي سټکینګ ترتیب دی، کوم چې د سټکینګ نیمګړتیاو خطر لري. د سټکینګ فالز (SFs) د سی-محور په اوږدو کې جوړ شوي بریښنایی ساحې معرفي کوي، چې د الوتکې د کیریر جلا کولو وسیلو د لیک په څیر ستونزې رامینځته کوي؛
✔ د SiC سبسټریټ د حرارتی توسع کوونکی د AlN او GaN څخه کوچنی دی، کوم چې د یخولو پروسې په جریان کې د epitaxial طبقې او سبسټریټ ترمینځ د تودوخې فشار راټولیدو لامل کیږي. والټریټ او برانډ د دوی د څیړنو پایلو پراساس وړاندوینه کړې چې دا ستونزه په پتلو ، همغږي ډول فشار لرونکي AlN نیوکلیشن پرتونو کې د GaN epitaxial پرتونو په وده کولو سره کم کیدی شي یا حل کیدی شي؛
✔ د Ga اتومونو د ضعیف رطوبت ستونزه. کله چې د GaN epitaxial پرتونو په مستقیم ډول د SiC په سطحه وده وکړي، د دوو اتومونو ترمنځ د ضعیف رطوبت له امله، GaN د فرعي سطحې په سطحه د 3D جزیرې وده ته زیان رسوي. د بفر پرت معرفي کول په GAN epitaxy کې د epitaxial موادو کیفیت ښه کولو لپاره ترټولو عام کارول شوي حل دی. د AlN یا AlxGa1-xN بفر پرت معرفي کول کولی شي په مؤثره توګه د SiC سطحې رطوبت ښه کړي او د GaN epitaxial طبقه په دوه ابعادو کې وده وکړي. برسېره پردې، دا کولی شي فشار هم تنظیم کړي او د فرعي نیمګړتیاوو مخه ونیسي چې د GaN epitaxy ته پراختیا ورکوي؛
✔ د SiC سبسټریټ چمتو کولو ټیکنالوژي ناپاکه ده، د سبسټریټ لګښت لوړ دی، او لږ عرضه کوونکي او لږ عرضه شتون لري.
د Torres et al. څیړنه ښیي چې د SIC سبسټریټ د H2 سره په لوړه تودوخه (1600 ° C) کې د epitaxy څخه مخکې ایچ کول کولی شي د سبسټریټ سطح باندې ډیر ترتیب شوي مرحله جوړښت رامینځته کړي، په دې توګه د لوړ کیفیت AlN epitaxial فلم ترلاسه کوي کله چې دا مستقیم وي. د اصلي سبسټریټ سطحه کرل کیږي. Xie او د هغه د ټیم څیړنې دا هم ښیي چې د سیلیکون کاربایډ سبسټریټ د نقاشۍ دمخه درملنه کولی شي د پام وړ د GaN epitaxial پرت د سطحې مورفولوژي او کرسټال کیفیت ښه کړي. Smith et al. وموندله چې د تریډینګ بې ځایه کیدنه د سبسټریټ/بفر پرت او بفر لیئر/ایپیټیکسیل پرت انٹرفیسونو څخه رامینځته کیږي د سبسټریټ فلیټیت سره تړاو لري [5].
شکل 4 د GaN epitaxial طبقو نمونو TEM مورفولوژي چې په 6H-SiC سبسټریټ (0001) کې د مختلف سطحې درملنې شرایطو لاندې کرل شوي (a) کیمیاوي پاکول؛ (ب) کیمیاوي پاکول + د هایدروجن پلازما درملنه؛ (c) کیمیاوي پاکول + د هایدروجن پلازما درملنه + 1300 ℃ د 30 دقیقو لپاره د هایدروجن تودوخې درملنه
GaN epitaxy on Si
د سیلیکون کاربایډ ، نیلم او نورو سبسټریټونو سره په پرتله ، د سیلیکون سبسټریټ چمتو کولو پروسه بالغه ده ، او دا کولی شي په ثابت ډول د لوړ لګښت فعالیت سره بالغ لوی اندازې فرعي سټیټونه چمتو کړي. په ورته وخت کې، د تودوخې چالکتیا او بریښنایی چالکتیا ښه ده، او د سی بریښنایی وسیلو پروسه بالغه ده. په راتلونکي کې د Si بریښنایی وسیلو سره د آپټو الیکترونیک GaN وسیلو په بشپړ ډول ادغام امکان هم په سیلیکون کې د GaN epitaxy وده خورا زړه راښکونکې کوي.
په هرصورت، د Si substrate او GaN موادو تر منځ د جالیو ثابتونو کې د لوی توپیر له امله، په Si substrate کې د GaN heterogeneous epitaxy یو عام لوی بې مثاله epitaxy دی، او دا هم اړتیا لري چې د یو لړ ستونزو سره مخ شي:
✔ د سطحي انٹرفیس انرژي ستونزه. کله چې GaN په Si substrate کې وده وکړي، د Si substrate سطح به لومړی نایټریډ شي ترڅو یو بې ترتیب سیلیکون نایټرایډ طبقه جوړه کړي چې د لوړ کثافت GaN د نیوکلیشن او ودې لپاره مناسب نه وي. برسېره پردې، د Si سطح به لومړی د Ga سره اړیکه ونیسي، کوم چې به د Si substrate سطحه خرابه کړي. په لوړه تودوخه کې، د Si سطحې تخریب به د GaN epitaxial طبقه کې توزیع شي ترڅو تور سیلیکون داغونه جوړ کړي.
✔ د GaN او Si تر مینځ د جال دوامداره بې توپیره لوی دی (~ 17٪)، کوم چې به د لوړ کثافت تارینګ بې ځایه کیدو لامل شي او د پام وړ د اپیټیکسیل پرت کیفیت کم کړي؛
✔ د Si سره پرتله کول، GaN د تودوخې پراخوالی لوی مقدار لري (د GaN د حرارتي توسعې ضمیمه شاوخوا 5.6×10-6K-1 ده، د Si د حرارتي توسعې ضمیمه شاوخوا 2.6×10-6K-1 ده) او په GaN کې درزونه رامینځته کیدی شي. د epitaxial پرت د یخولو په وخت کې د epitaxial تودوخې د خونې حرارت ته؛
✔ Si په لوړه تودوخه کې د NH3 سره تعامل کوي ترڅو پولی کریسټالین SiNx جوړ کړي. AlN نشي کولی په پولی کریسټالین SiNx کې د ترجیحی پلوه متمرکز نیوکلیوس رامینځته کړي، کوم چې د وروسته وده شوي GaN طبقې بې نظمۍ او د ډیرو نیمګړتیاوو لامل کیږي، چې په پایله کې د GaN epitaxial طبقې خراب کرسټال کیفیت، او حتی د یو واحد کرسټال په جوړولو کې ستونزې. GaN epitaxial پرت [6].
د دې لپاره چې د لوی جالونو د نابرابرۍ ستونزې حل کړي، څیړونکو هڅه کړې چې مواد لکه AlAs، GaAs، AlN، GaN، ZnO، او SiC په Si substrates کې د بفر پرتونو په توګه معرفي کړي. د دې لپاره چې د پولی کریسټالین SiNx رامینځته کیدو څخه مخنیوی وشي او د GaN/AlN/Si (111) موادو کرسټال کیفیت باندې د هغې منفي اغیزې کمې کړي ، TML معمولا اړتیا لري چې د AlN بفر پرت د اپیټیکسیل ودې دمخه د یوې ټاکلې مودې لپاره معرفي شي. د دې لپاره چې د NH3 مخه ونیسي ترڅو د سی این ایکس رامینځته کولو لپاره د افشا شوي Si سطح سره عکس العمل و نه کړي. برسېره پردې، د epitaxial ټیکنالوژۍ لکه نمونه شوي سبسټریټ ټیکنالوژي د اپیټیکسیل پرت کیفیت ښه کولو لپاره کارول کیدی شي. د دې ټیکنالوژیو پراختیا د اپیټیکسیل انٹرفیس کې د SiNx رامینځته کیدو مخنیوي کې مرسته کوي ، د GaN epitaxial طبقې دوه اړخیزه وده ته وده ورکوي ، او د epitaxial پرت د ودې کیفیت ښه کوي. برسېره پردې، د AlN بفر طبقه معرفي کیږي ترڅو د تناسلي فشار لپاره چې د تودوخې توسعې کوفیفینټ کې توپیر له امله رامینځته کیږي د سیلیکون سبسټریټ کې د GaN epitaxial پرت کې درزونو مخه ونیسي. د Krost څیړنې ښیي چې د AlN بفر طبقې ضخامت او د فشار کمولو ترمنځ مثبت اړیکه شتون لري. کله چې د بفر طبقې ضخامت 12nm ته ورسیږي، د 6μm څخه ډیر ضخامت epitaxial طبقه په سیلیکون سبسټریټ کې د مناسب ودې سکیم له لارې پرته له epitaxial طبقې درزیدو څخه وده کولی شي.
د څیړونکو لخوا د اوږدې مودې هڅو وروسته، د سیلیکون سبسټراټونو کې کرل شوي د GaN epitaxial پرتونو کیفیت د پام وړ ښه شوی، او وسایل لکه د ساحې اغیزې ټرانزیسټرونه، د Schottky خنډ الټرا وایلیټ ډیکټورونه، نیلي شنه LEDs او الټرا وایلیټ لیزرونو د پام وړ پرمختګ کړی.
په لنډیز کې، له دې امله چې په عام ډول کارول شوي GaN epitaxial substrates ټول heterogeneous epitaxy دي، دوی ټول د عامو ستونزو سره مخ دي لکه د جالونو بې توپیره او د تودوخې پراخوالي کوفیفینټ کې لوی توپیرونه په مختلفو درجو کې. همجنس ایپیټاکسیل GaN سبسټریټونه د ټیکنالوژۍ په بشپړتیا سره محدود دي ، او فرعي سټیټونه لاهم په ډله ایز ډول ندي تولید شوي. د تولید لګښت لوړ دی، د سبسټریټ اندازه کوچنۍ ده، او د سبسټریټ کیفیت مثالی ندی. د نوي GaN epitaxial substrates پراختیا او د epitaxial کیفیت ښه کول لاهم یو له مهمو فاکتورونو څخه دي چې د GaN epitaxial صنعت نور پرمختګ محدودوي.
IV. د GaN epitaxy لپاره عام میتودونه
MOCVD (د کیمیاوي بخار جمع کول)
داسې ښکاري چې د GaN سبسټراټونو کې همجنسي اپیټیکسي د GaN ایپیټیکسي لپاره غوره انتخاب دی. په هرصورت، له هغه ځایه چې د کیمیاوي بخارونو د ذخیرې مخکینۍ محرکونه trimethylgallium او امونیا دي، او کیریر ګاز هایدروجن دی، د MOCVD د ودې عمومي تودوخه شاوخوا 1000-1100 ℃ ده، او د MOCVD د ودې کچه په ساعت کې څو مایکرون دی. دا کولی شي په اتومیک سطح کې سخت انټرفیسونه تولید کړي، کوم چې د هیتروجنکشن، کوانټم څاه، سوپرلاټیسس او نورو جوړښتونو لپاره خورا مناسب دی. د چټکې ودې کچه، ښه یونیفورم، او د لوی ساحې او څو ټوټې ودې لپاره مناسبیت اکثرا په صنعتي تولید کې کارول کیږي.
MBE (مالکولر بیم اپیټیکسي)
په مالیکولر بیم اپیټاکسي کې، Ga یو عنصري سرچینه کاروي، او فعال نایتروجن د RF پلازما له لارې له نایتروجن څخه ترلاسه کیږي. د MOCVD میتود سره په پرتله، د MBE ودې تودوخه شاوخوا 350-400 ℃ ټیټه ده. د تودوخې ټیټه وده کولی شي د ځانګړي ککړتیا مخه ونیسي چې ممکن د تودوخې لوړ چاپیریال له امله رامینځته شي. د MBE سیسټم د الټرا - لوړ ویکیوم لاندې کار کوي، کوم چې دا اجازه ورکوي چې د موقعیت موندلو نور میتودونه یوځای کړي. په ورته وخت کې، د هغې د ودې کچه او د تولید ظرفیت د MOCVD سره پرتله کیدی نشي، او دا په ساینسي څیړنو کې ډیر کارول کیږي [7].
شکل 5 (a) د Eiko-MBE سکیماتیک (b) د MBE اصلي غبرګون چیمبر سکیماټیک
د HVPE طریقه (د هایډرایډ بخار مرحله epitaxy)
د هایډرایډ بخارۍ مرحلې epitaxy میتود مخکینی GaCl3 او NH3 دي. Detchprohm et al. دا طریقه د نیلم سبسټریټ په سطحه د سلګونو مایکرون ضخامت د GaN epitaxial پرت وده کولو لپاره کارول شوې. د دوی په تجربه کې، د ZnO یوه طبقه د نیلم سبسټریټ او ایپیټاکسیل طبقې تر مینځ د بفر طبقې په توګه کرل شوې وه، او ایپیټاکسیل طبقه د فرعي سطحې څخه پاکه شوې وه. د MOCVD او MBE سره پرتله کول، د HVPE میتود اصلي ځانګړتیا د هغې د ودې لوړه کچه ده، کوم چې د موټی پرتونو او بلک موادو تولید لپاره مناسب دی. په هرصورت، کله چې د epitaxial طبقې ضخامت له 20μm څخه ډیر شي، د دې میتود لخوا تولید شوي epitaxial طبقه د درزونو خطر لري.
اکیرا USUI د دې میتود پراساس نمونه شوي سبسټریټ ټیکنالوژي معرفي کړه. دوی لومړی د MOCVD میتود په کارولو سره د نیلم سبسټریټ کې د 1-1.5μm ضخامت GaN epitaxial طبقه وده وکړه. د epitaxial طبقه د 20nm ضخامت GaN بفر طبقه لري چې د ټیټ تودوخې شرایطو لاندې وده کوي او د GaN طبقه د لوړې تودوخې شرایطو لاندې وده کوي. بیا، په 430 ℃ کې، د SiO2 یوه طبقه د epitaxial طبقې په سطحه پلیټ شوې، او د کړکۍ پټې د فوتوګرافي په واسطه د SiO2 فلم کې جوړې شوې. د پټې فاصله 7μm وه او د ماسک پلنوالی له 1μm څخه تر 4μm پورې و. د دې پرمختګ څخه وروسته، دوی د 2 انچ قطر نیلم سبسټریټ کې د GaN epitaxial طبقه ترلاسه کړه چې د کریک څخه پاک او د شیشې په څیر نرم و حتی کله چې ضخامت لسګونو یا حتی سلګونو مایکرون ته لوړ شي. د عیب کثافت د دودیز HVPE میتود له 109-1010cm-2 څخه شاوخوا 6×107cm-2 ته راټیټ شوی. دوی په تجربه کې دا هم په ګوته کړه چې کله د ودې کچه د 75μm/h څخه زیاته وي، د نمونې سطحه به خرابه شي [8].
شکل 6 ګرافیکي سبسټریټ سکیماتیک
V. لنډیز او Outlook
د GaN مواد په 2014 کې راڅرګندیدل پیل شول کله چې نیلي څراغ LED په هغه کال کې د فزیک په برخه کې د نوبل جایزه وګټله، او د مصرف کونکي برقیاتو په ساحه کې د چټک چارج غوښتنلیکونو عامه ساحې ته ننوتل. په حقیقت کې ، د بریښنا امپلیفیرونو او RF وسیلو کې غوښتنلیکونه چې په 5G بیس سټیشنونو کې کارول کیږي چې ډیری خلک یې نشي لیدلی هم په خاموشۍ سره راپورته شوي. په وروستي کلونو کې، د GaN پر بنسټ د اتوماتیک درجې بریښنا وسیلو بریالیتوب تمه کیږي چې د GaN موادو غوښتنلیک بازار لپاره د ودې نوي ټکي پرانیزي.
د بازار لوی تقاضا به یقینا د GaN پورې اړوند صنعتونو او ټیکنالوژیو پراختیا ته وده ورکړي. د GaN پورې اړوند صنعتي سلسلې د بشپړتیا او پرمختګ سره، هغه ستونزې چې د اوسني GaN epitaxial ټیکنالوژۍ سره مخ دي په پای کې به ښه شي یا بریالي شي. په راتلونکي کې، خلک به خامخا ډیر نوي اپیټیکسیل ټیکنالوژي او نور غوره سبسټریټ اختیارونه رامینځته کړي. تر هغه وخته، خلک به وکولی شي د غوښتنلیک سناریوګانو ځانګړتیاو سره سم د مختلف غوښتنلیک سناریوګانو لپاره ترټولو مناسب بهرنۍ څیړنې ټیکنالوژي او سبسټریټ غوره کړي ، او خورا رقابتي دودیز محصولات تولید کړي.
د پوسټ وخت: جون-28-2024