1. Semiconductors ya kizazi cha tatu
Teknolojia ya kizazi cha kwanza ya semiconductor ilitengenezwa kwa msingi wa vifaa vya semiconductor kama vile Si na Ge. Ni msingi wa nyenzo kwa ajili ya maendeleo ya transistors na teknolojia jumuishi ya mzunguko. Nyenzo za semiconductor za kizazi cha kwanza ziliweka msingi wa tasnia ya elektroniki katika karne ya 20 na ni nyenzo za msingi za teknolojia ya mzunguko jumuishi.
Nyenzo za semiconductor za kizazi cha pili ni pamoja na gallium arsenide, fosfidi ya indium, fosfidi ya gallium, arsenidi ya indium, arsenidi ya alumini na misombo yao ya ternary. Vifaa vya semiconductor ya kizazi cha pili ni msingi wa tasnia ya habari ya optoelectronic. Kwa msingi huu, tasnia zinazohusiana kama vile taa, onyesho, leza, na voltaiki za picha zimetengenezwa. Zinatumika sana katika teknolojia ya kisasa ya habari na tasnia ya optoelectronic.
Nyenzo za uwakilishi wa vifaa vya semiconductor ya kizazi cha tatu ni pamoja na nitridi ya gallium na carbudi ya silicon. Kwa sababu ya pengo lao pana la bendi, kasi ya juu ya kuteleza kwa elektroni, upitishaji joto wa juu, na uthabiti wa sehemu ya juu ya kuvunjika, ni nyenzo bora kwa ajili ya kuandaa msongamano wa juu wa nguvu, masafa ya juu, na vifaa vya elektroniki vya hasara ya chini. Miongoni mwao, vifaa vya nguvu vya silicon carbide vina faida za msongamano mkubwa wa nishati, matumizi ya chini ya nishati, na ukubwa mdogo, na vina matarajio makubwa ya matumizi katika magari mapya ya nishati, photovoltaics, usafiri wa reli, data kubwa, na nyanja nyingine. Vifaa vya RF vya Gallium nitride vina faida za mzunguko wa juu, nguvu ya juu, bandwidth pana, matumizi ya chini ya nguvu na ukubwa mdogo, na kuwa na matarajio makubwa ya maombi katika mawasiliano ya 5G, Mtandao wa Mambo, rada ya kijeshi na nyanja nyingine. Kwa kuongeza, vifaa vya nguvu vinavyotokana na nitridi ya gallium vimetumiwa sana katika uwanja wa chini wa voltage. Kwa kuongezea, katika miaka ya hivi majuzi, nyenzo zinazoibuka za oksidi ya galliamu zinatarajiwa kuunda upatanifu wa kiufundi na teknolojia zilizopo za SiC na GaN, na kuwa na uwezekano wa matumizi katika nyanja za masafa ya chini na ya juu-voltage.
Ikilinganishwa na vifaa vya semiconductor ya kizazi cha pili, vifaa vya semiconductor vya kizazi cha tatu vina upana wa bandgap pana (upana wa bandgap ya Si, nyenzo ya kawaida ya nyenzo za semiconductor ya kizazi cha kwanza, ni kuhusu 1.1eV, upana wa bandgap wa GaAs, kawaida nyenzo za nyenzo za semiconductor za kizazi cha pili, ni karibu 1.42eV, na upana wa bandgap GaN, nyenzo ya kawaida ya nyenzo za semiconductor ya kizazi cha tatu, ni zaidi ya 2.3eV), upinzani wa mionzi yenye nguvu, upinzani mkali kwa kuvunjika kwa shamba la umeme, na upinzani wa juu wa joto. Nyenzo za semiconductor za kizazi cha tatu na upana wa bandgap pana zinafaa hasa kwa ajili ya uzalishaji wa vifaa vya umeme vinavyozuia mionzi, high-frequency, high-nguvu na high-integration-wiani. Matumizi yao katika vifaa vya masafa ya redio ya microwave, LEDs, leza, vifaa vya nguvu na nyanja zingine zimevutia umakini mkubwa, na wameonyesha matarajio mapana ya maendeleo katika mawasiliano ya rununu, gridi mahiri, usafiri wa reli, magari mapya ya nishati, vifaa vya elektroniki vya watumiaji, na ultraviolet na bluu. -vifaa vya mwanga wa kijani [1].
Chanzo cha picha: CASA, Taasisi ya Utafiti wa Dhamana ya Zheshang
Kielelezo cha 1 kipimo cha muda wa kifaa cha GaN na utabiri
II GaN nyenzo muundo na sifa
GaN ni semiconductor ya bandgap ya moja kwa moja. Upana wa bandgap ya muundo wa wurtzite kwenye joto la kawaida ni kuhusu 3.26eV. Nyenzo za GaN zina miundo mitatu kuu ya fuwele, ambayo ni muundo wa wurtzite, muundo wa sphalerite na muundo wa chumvi ya mwamba. Miongoni mwao, muundo wa wurtzite ni muundo wa kioo imara zaidi. Mchoro wa 2 ni mchoro wa muundo wa wurtzite wa hexagonal wa GaN. Muundo wa wurtzite wa nyenzo za GaN ni wa muundo uliojaa karibu wa hexagonal. Kila seli ya kitengo ina atomi 12, pamoja na atomi 6 za N na atomi 6 za Ga. Kila atomi ya Ga (N) huunda dhamana na atomi 4 za karibu za N (Ga) na hupangwa kwa mpangilio wa ABABAB… kando ya [0001] mwelekeo [2].
Mchoro wa 2 Muundo wa Wurtzite Mchoro wa seli ya fuwele ya GaN
III Vidogo vidogo vinavyotumika kwa epitaksi ya GaN
Inaonekana kwamba epitaksia ya homogeneous kwenye substrates za GaN ndilo chaguo bora zaidi kwa epitaksi ya GaN. Hata hivyo, kutokana na nishati kubwa ya dhamana ya GaN, halijoto inapofikia kiwango cha kuyeyuka cha 2500℃, shinikizo lake la mtengano linalolingana ni takriban 4.5GPa. Shinikizo la mtengano linapokuwa chini kuliko shinikizo hili, GaN haiyeyuki bali hutengana moja kwa moja. Hii hufanya teknolojia ya utayarishaji wa substrate iliyokomaa kama vile mbinu ya Czochralski isifae kwa ajili ya utayarishaji wa sehemu ndogo za kioo za GaN, hivyo kufanya substrates za GaN kuwa vigumu kuzalisha kwa wingi na kuwa na gharama kubwa. Kwa hivyo, substrates zinazotumiwa sana katika ukuaji wa epitaxial wa GaN ni Si, SiC, yakuti, nk. [3].
Chati 3 GaN na vigezo vya nyenzo za substrate zinazotumika kawaida
Epitaxy ya GaN kwenye yakuti
Sapphire ina sifa za kemikali thabiti, ni nafuu, na ina ukomavu wa juu wa sekta ya uzalishaji mkubwa. Kwa hiyo, imekuwa mojawapo ya nyenzo za mwanzo na zinazotumiwa sana za substrate katika uhandisi wa kifaa cha semiconductor. Kama mojawapo ya substrates zinazotumiwa kwa kawaida kwa epitaxy ya GaN, matatizo makuu ambayo yanahitaji kutatuliwa kwa sapphire substrates ni:
✔ Kutokana na kutolingana kwa kimiani kati ya yakuti (Al2O3) na GaN (takriban 15%), msongamano wa kasoro kwenye kiolesura kati ya safu ya epitaxial na substrate ni kubwa sana. Ili kupunguza athari zake mbaya, substrate lazima iwe chini ya matibabu magumu kabla ya mchakato wa epitaxy kuanza. Kabla ya kukuza epitaxy ya GaN kwenye substrates za yakuti, uso wa substrate lazima kwanza usafishwe kabisa ili kuondoa uchafu, uharibifu wa mabaki ya mng'aro, n.k., na kutoa hatua na miundo ya uso wa hatua. Kisha, uso wa substrate ni nitrided kubadili mali ya wetting ya safu ya epitaxial. Hatimaye, safu nyembamba ya bafa ya AlN (kawaida ni nene ya 10-100nm) inahitaji kuwekwa kwenye sehemu ya chini ya ardhi na kuingizwa kwenye joto la chini ili kujiandaa kwa ukuaji wa mwisho wa epitaxial. Hata hivyo, msongamano wa mtengano katika filamu za GaN epitaxial zinazokuzwa kwenye sapphire substrates bado ni kubwa kuliko ule wa filamu za homoepitaxial (takriban 1010cm-2, ikilinganishwa na msongamano sufuri wa kutenganisha sifuri katika filamu za silicon homoepitaxial au gallium arsenide homoepitaxial films na 10cm2-cm, au kati ya 10cm. 2). Uzito wa juu wa kasoro hupunguza uhamaji wa mtoa huduma, na hivyo kufupisha maisha ya wabebaji wachache na kupunguza upitishaji wa mafuta, ambayo yote yatapunguza utendakazi wa kifaa [4];
✔ Mgawo wa upanuzi wa joto wa yakuti ni mkubwa zaidi kuliko ule wa GaN, kwa hivyo mkazo mbano wa biaxial utatolewa katika safu ya epitaxial wakati wa mchakato wa kupoeza kutoka kwa halijoto ya uwekaji hadi joto la kawaida. Kwa filamu kali za epitaxial, dhiki hii inaweza kusababisha ngozi ya filamu au hata substrate;
✔ Ikilinganishwa na substrates nyingine, conductivity ya mafuta ya substrates yakuti ni ya chini (takriban 0.25W*cm-1*K-1 saa 100℃), na utendaji wa kusambaza joto ni duni;
✔ Kwa sababu ya upitishaji wake duni, substrates za yakuti hazifai kuunganishwa na utumiaji wake na vifaa vingine vya semiconductor.
Ingawa msongamano wa kasoro wa tabaka za GaN epitaxial zinazokuzwa kwenye sapphire substrates ni za juu, haionekani kupunguza kwa kiasi kikubwa utendakazi wa optoelectronic wa LED za rangi ya bluu-kijani za GaN, hivyo substrates za yakuti bado hutumiwa kwa kawaida kwa LEDs za GaN.
Pamoja na uundaji wa utumizi mpya zaidi wa vifaa vya GaN kama vile leza au vifaa vingine vya nguvu zenye msongamano wa juu, kasoro za asili za sapphire substrates zimezidi kuwa kizuizi kwa utumiaji wao. Kwa kuongeza, pamoja na maendeleo ya teknolojia ya ukuaji wa substrate ya SiC, kupunguza gharama na ukomavu wa teknolojia ya GaN epitaxial kwenye substrates za Si, utafiti zaidi juu ya kukuza tabaka za GaN epitaxial kwenye sapphire substrates umeonyesha hatua kwa hatua hali ya kupoeza.
Epitaxy ya GaN kwenye SiC
Ikilinganishwa na yakuti sapphire, substrates za SiC (4H- na 6H-fuwele) zina kimiani kidogo kutolingana na tabaka za GaN epitaxial (3.1%, sawa na [0001] epitaxial films oriented), conductivity ya juu ya mafuta (takriban 3.8W*cm-1*K) -1), nk Kwa kuongeza, conductivity ya substrates ya SiC pia inaruhusu mawasiliano ya umeme kufanywa nyuma ya substrate, ambayo husaidia kurahisisha muundo wa kifaa. Kuwepo kwa faida hizi kumevutia watafiti zaidi na zaidi kufanya kazi kwenye epitaxy ya GaN kwenye substrates za silicon carbudi.
Hata hivyo, kufanya kazi moja kwa moja kwenye substrates za SiC ili kuepuka kukua kwa epilayers za GaN pia kunakabiliwa na mfululizo wa hasara, ikiwa ni pamoja na zifuatazo:
✔ Ukwaru wa uso wa substrates za SiC ni kubwa zaidi kuliko ile ya yakuti sapphire (ukwaru wa yakuti 0.1nm RMS, ukali wa SiC 1nm RMS), substrates za SiC zina ugumu wa hali ya juu na utendaji duni wa usindikaji, na ukali huu na uharibifu uliobaki wa polishing pia ni moja ya vyanzo vya kasoro katika epilayers za GaN.
✔ Msongamano wa skrubu wa kutenganisha substrates za SiC ni wa juu (wiani wa kutenganisha 103-104cm-2), mitengano ya skrubu inaweza kuenea kwenye epilayer ya GaN na kupunguza utendakazi wa kifaa;
✔ Mpangilio wa atomiki kwenye uso wa substrate huchochea uundaji wa hitilafu za kutundika (BSFs) katika epilayer ya GaN. Kwa epitaxial GaN kwenye substrates za SiC, kuna uwezekano wa kuagiza nyingi za mpangilio wa atomiki kwenye substrate, hivyo kusababisha mpangilio wa awali wa atomiki usiolingana wa safu ya GaN ya epitaxial juu yake, ambayo huwa na hitilafu za mrundikano. Hitilafu za kutundika (SFs) huanzisha sehemu za umeme zilizojengewa ndani kando ya mhimili wa c, na kusababisha matatizo kama vile kuvuja kwa vifaa vya kutenganisha vibebaji vya ndani ya ndege;
✔ Mgawo wa upanuzi wa joto wa substrate ya SiC ni ndogo kuliko ile ya AlN na GaN, ambayo husababisha mkusanyiko wa mkazo wa joto kati ya safu ya epitaxial na substrate wakati wa mchakato wa kupoeza. Waltereit na Brand walitabiri kulingana na matokeo ya utafiti wao kwamba tatizo hili linaweza kupunguzwa au kutatuliwa kwa kukuza tabaka za epitaxial za GaN kwenye tabaka nyembamba za AlN zilizochujwa kwa ushikamani;
✔ Tatizo la unyevu duni wa atomi za Ga. Wakati wa kukuza tabaka za epitaxial za GaN moja kwa moja kwenye uso wa SiC, kwa sababu ya unyevu duni kati ya atomi mbili, GaN inakabiliwa na ukuaji wa kisiwa cha 3D kwenye uso wa substrate. Kuanzisha safu ya bafa ndiyo suluhu inayotumiwa sana ili kuboresha ubora wa nyenzo za epitaxial katika epitaksi ya GaN. Kuanzisha safu ya bafa ya AlN au AlxGa1-xN kunaweza kuboresha unyevunyevu wa uso wa SiC na kufanya safu ya epitaxial ya GaN ikue katika vipimo viwili. Kwa kuongeza, inaweza pia kudhibiti dhiki na kuzuia kasoro za substrate kutoka kwa epitaxy ya GaN;
✔ Teknolojia ya utayarishaji wa substrates za SiC haijakomaa, gharama ya substrate ni kubwa, na kuna wasambazaji wachache na usambazaji mdogo.
Utafiti wa Torres et al. unaonyesha kuwa kuweka substrate ya SiC na H2 kwenye joto la juu (1600 ° C) kabla ya epitaksi inaweza kutoa muundo wa hatua uliopangwa zaidi kwenye uso wa substrate, na hivyo kupata ubora wa juu wa filamu ya epitaxial ya AlN kuliko wakati iko moja kwa moja. mzima juu ya uso wa awali wa substrate. Utafiti wa Xie na timu yake pia unaonyesha kuwa uboreshaji wa awali wa substrate ya silicon carbudi inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa mofolojia ya uso na ubora wa fuwele wa safu ya epitaxial ya GaN. Smith na al. iligundua kuwa mitengano ya kuunganisha inayotoka kwa safu ndogo/bafa na violesura vya safu ya bafa/epitaxial vinahusiana na ulaini wa substrate [5].
Mchoro 4 TEM mofolojia ya sampuli za safu ya epitaxial ya GaN iliyokuzwa kwenye substrate ya 6H-SiC (0001) chini ya hali tofauti za matibabu ya uso (a) kusafisha kemikali; (b) kusafisha kemikali + matibabu ya plasma ya hidrojeni; (c) kusafisha kemikali + matibabu ya plasma ya hidrojeni + 1300 ℃ matibabu ya joto ya hidrojeni kwa dakika 30
Epitaxy ya GaN kwenye Si
Ikilinganishwa na silicon carbudi, yakuti na substrates nyingine, mchakato wa utayarishaji wa substrate ya silicon umekomaa, na inaweza kutoa substrates zilizokomaa za ukubwa mkubwa na utendakazi wa gharama ya juu. Wakati huo huo, conductivity ya mafuta na conductivity ya umeme ni nzuri, na mchakato wa kifaa cha elektroniki Si ni kukomaa. Uwezekano wa kuunganisha kikamilifu vifaa vya optoelectronic GaN na vifaa vya elektroniki vya Si katika siku zijazo pia hufanya ukuaji wa epitaxy ya GaN kwenye silicon kuvutia sana.
Hata hivyo, kwa sababu ya tofauti kubwa ya viunzi vya kimiani kati ya nyenzo ndogo ya Si na nyenzo ya GaN, epitaksi isiyo ya kawaida ya GaN kwenye sehemu ndogo ya Si ni hali ya kawaida isiyolingana ya epitaksi, na inahitaji pia kukabili mfululizo wa matatizo:
✔ Tatizo la nishati ya kiolesura cha uso. Wakati GaN inakua kwenye substrate ya Si, uso wa substrate ya Si kwanza utatiwa nitridi ili kuunda safu ya nitridi ya silicon ya amofasi ambayo haifai kwa nukleo na ukuaji wa GaN yenye msongamano mkubwa. Kwa kuongeza, uso wa Si utawasiliana kwanza na Ga, ambayo itaharibu uso wa substrate ya Si. Katika halijoto ya juu, mtengano wa uso wa Si utaenea kwenye safu ya epitaxial ya GaN ili kuunda madoa meusi ya silikoni.
✔ Kutolingana kwa kimiani mara kwa mara kati ya GaN na Si ni kubwa (~17%), ambayo itasababisha uundaji wa mitengano ya nyuzi zenye msongamano wa juu na kupunguza kwa kiasi kikubwa ubora wa safu ya epitaxial;
✔ Ikilinganishwa na Si, GaN ina mgawo mkubwa zaidi wa upanuzi wa mafuta (kigawo cha upanuzi wa mafuta cha GaN ni takriban 5.6×10-6K-1, mgawo wa upanuzi wa joto wa Si ni takriban 2.6×10-6K-1), na nyufa zinaweza kuzalishwa katika GaN safu ya epitaxial wakati wa baridi ya joto la epitaxial kwa joto la kawaida;
✔ Si humenyuka pamoja na NH3 kwenye joto la juu kuunda polycrystalline SiNx. AlN haiwezi kuunda kiini chenye mwelekeo wa upendeleo kwenye polycrystalline SiNx, ambayo husababisha mwelekeo usio sawa wa safu ya GaN iliyokuzwa baadaye na idadi kubwa ya kasoro, na kusababisha ubora duni wa fuwele wa safu ya epitaxial ya GaN, na hata ugumu wa kuunda fuwele moja. GaN epitaxial safu [6].
Ili kutatua tatizo la kutolingana kwa kimiani kubwa, watafiti wamejaribu kutambulisha nyenzo kama vile AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, na SiC kama tabaka za bafa kwenye substrates za Si. Ili kuzuia uundaji wa polycrystalline SiNx na kupunguza athari zake kwenye ubora wa fuwele wa nyenzo za GaN/AlN/Si (111), TMAl kwa kawaida huhitajika kuletwa kwa muda fulani kabla ya ukuaji wa epitaxial wa safu ya bafa ya AlN. ili kuzuia NH3 kuathiriwa na uso wa Si ulio wazi na kuunda SiNx. Kwa kuongeza, teknolojia za epitaxial kama vile teknolojia ya muundo wa substrate inaweza kutumika kuboresha ubora wa safu ya epitaxial. Uundaji wa teknolojia hizi husaidia kuzuia uundaji wa SiNx kwenye kiolesura cha epitaxial, kukuza ukuaji wa pande mbili wa safu ya epitaxial ya GaN, na kuboresha ubora wa ukuaji wa safu ya epitaxial. Zaidi ya hayo, safu ya bafa ya AlN inaletwa ili kufidia mkazo wa mkazo unaosababishwa na tofauti katika vigawo vya upanuzi wa joto ili kuepuka nyufa katika safu ya epitaxial ya GaN kwenye substrate ya silicon. Utafiti wa Krost unaonyesha kuwa kuna uwiano mzuri kati ya unene wa safu ya bafa ya AlN na kupunguzwa kwa matatizo. Wakati unene wa safu ya bafa unafikia 12nm, safu ya epitaxial yenye unene zaidi ya 6μm inaweza kukuzwa kwenye substrate ya silicon kupitia mpango ufaao wa ukuaji bila kupasuka kwa safu ya epitaxial.
Baada ya juhudi za muda mrefu za watafiti, ubora wa tabaka za GaN epitaxial zinazokuzwa kwenye substrates za silikoni umeboreshwa kwa kiasi kikubwa, na vifaa kama vile transistors za athari ya shamba, vigunduzi vya mwanga wa jua vya Schottky, LED za bluu-kijani na leza za ultraviolet zimepata maendeleo makubwa.
Kwa muhtasari, kwa kuwa vijisehemu vidogo vya GaN epitaxial vyote ni epitaksia nyingi tofauti, zote hukabiliana na matatizo ya kawaida kama vile kimiani kutolingana na tofauti kubwa katika migawo ya upanuzi wa mafuta kwa viwango tofauti. Sehemu ndogo za epitaxial za GaN zenye usawa zinadhibitiwa na ukomavu wa teknolojia, na substrates bado hazijazalishwa kwa wingi. Gharama ya uzalishaji ni ya juu, ukubwa wa substrate ni ndogo, na ubora wa substrate sio bora. Ukuzaji wa substrates mpya za GaN epitaxial na uboreshaji wa ubora wa epitaxial bado ni mojawapo ya mambo muhimu yanayozuia maendeleo zaidi ya sekta ya epitaxial ya GaN.
IV. Mbinu za kawaida za epitaksi ya GaN
MOCVD (uwekaji wa mvuke wa kemikali)
Inaonekana kwamba epitaksia ya homogeneous kwenye substrates za GaN ndilo chaguo bora zaidi kwa epitaksi ya GaN. Hata hivyo, kwa kuwa vianzilishi vya uwekaji wa mvuke wa kemikali ni trimethylgallium na amonia, na gesi ya kubeba ni hidrojeni, halijoto ya kawaida ya ukuaji wa MOCVD ni takriban 1000-1100℃, na kasi ya ukuaji wa MOCVD ni kama maikroni chache kwa saa. Inaweza kutoa miingiliano ya mwinuko katika kiwango cha atomiki, ambayo inafaa sana kwa kuongezeka kwa heterojunctions, visima vya quantum, superlattices na miundo mingine. Kasi yake ya ukuaji wa haraka, usawaziko mzuri, na kufaa kwa ukuaji wa eneo kubwa na sehemu nyingi hutumiwa mara nyingi katika uzalishaji wa viwandani.
MBE (epitaksi ya boriti ya molekuli)
Katika epitaksi ya molekuli ya boriti, Ga hutumia chanzo cha msingi, na nitrojeni hai hupatikana kutoka kwa nitrojeni kupitia plasma ya RF. Ikilinganishwa na mbinu ya MOCVD, halijoto ya ukuaji wa MBE ni takriban 350-400℃ chini. Joto la chini la ukuaji linaweza kuzuia uchafuzi fulani ambao unaweza kusababishwa na mazingira ya joto la juu. Mfumo wa MBE hufanya kazi chini ya utupu wa hali ya juu sana, ambao unauruhusu kuunganisha mbinu zaidi za utambuzi wa ndani. Wakati huo huo, kiwango cha ukuaji wake na uwezo wa uzalishaji hauwezi kulinganishwa na MOCVD, na hutumiwa zaidi katika utafiti wa kisayansi [7].
Mchoro 5 (a) mpangilio wa Eiko-MBE (b) mpangilio wa chemba kuu ya kiitikio cha MBE
Mbinu ya HVPE (epitaksi ya awamu ya mvuke wa hidridi)
Vitangulizi vya njia ya epitaksi ya awamu ya mvuke wa hidridi ni GaCl3 na NH3. Detchprohm na al. ilitumia njia hii kukuza safu ya epitaxial ya GaN mamia ya mikroni nene kwenye uso wa substrate ya yakuti. Katika jaribio lao, safu ya ZnO ilikuzwa kati ya sapphire substrate na safu ya epitaxial kama safu ya bafa, na safu ya epitaxial ilivuliwa kutoka kwa uso wa substrate. Ikilinganishwa na MOCVD na MBE, kipengele kikuu cha njia ya HVPE ni kiwango cha juu cha ukuaji, ambacho kinafaa kwa ajili ya uzalishaji wa tabaka nene na vifaa vingi. Hata hivyo, wakati unene wa safu ya epitaxial unazidi 20μm, safu ya epitaxial inayozalishwa na njia hii inakabiliwa na nyufa.
Akira USUI ilianzisha teknolojia ya muundo wa substrate kulingana na njia hii. Kwanza zilikua safu nyembamba ya 1-1.5μm nene ya GaN epitaxial kwenye substrate ya yakuti kwa kutumia mbinu ya MOCVD. Safu ya epitaxial ilijumuisha safu ya bafa ya 20nm nene ya GaN iliyokuzwa chini ya hali ya joto ya chini na safu ya GaN iliyokuzwa chini ya hali ya juu ya joto. Kisha, saa 430 ℃, safu ya SiO2 iliwekwa juu ya uso wa safu ya epitaxial, na kupigwa kwa dirisha kulifanywa kwenye filamu ya SiO2 na photolithography. Nafasi ya mistari ilikuwa 7μm na upana wa barakoa ulianzia 1μm hadi 4μm. Baada ya uboreshaji huu, walipata safu ya epitaxial ya GaN kwenye substrate ya yakuti sapphire yenye kipenyo cha inchi 2 ambayo haikuwa na ufa na laini kama kioo hata wakati unene uliongezeka hadi makumi au hata mamia ya mikroni. Uzito wa kasoro ulipunguzwa kutoka 109-1010cm-2 ya njia ya jadi ya HVPE hadi 6x107cm-2 hivi. Pia walionyesha katika jaribio kwamba kiwango cha ukuaji kinapozidi 75μm/h, uso wa sampuli ungekuwa mbaya[8].
Mchoro wa 6 Mpangilio wa Kitengo Ndogo cha Mchoro
V. Muhtasari na Mtazamo
Nyenzo za GaN zilianza kuibuka mnamo 2014 wakati taa ya bluu ya LED ilishinda Tuzo la Nobel katika Fizikia mwaka huo, na kuingia katika nyanja ya umma ya utumaji malipo ya haraka katika uwanja wa kielektroniki wa watumiaji. Kwa kweli, programu katika vikuza nguvu na vifaa vya RF vinavyotumika katika vituo vya msingi vya 5G ambavyo watu wengi hawawezi kuona pia vimejitokeza kimya kimya. Katika miaka ya hivi majuzi, mafanikio ya vifaa vya umeme vya kiwango cha gari kulingana na GaN yanatarajiwa kufungua sehemu mpya za ukuaji kwa soko la matumizi ya nyenzo za GaN.
Mahitaji makubwa ya soko hakika yatakuza maendeleo ya viwanda na teknolojia zinazohusiana na GaN. Kwa ukomavu na uboreshaji wa msururu wa viwanda unaohusiana na GaN, matatizo yanayokabili teknolojia ya sasa ya GaN epitaxial hatimaye yataboreshwa au kushindwa. Katika siku zijazo, watu hakika wataendeleza teknolojia mpya zaidi za epitaxial na chaguo bora zaidi za substrate. Kufikia wakati huo, watu watakuwa na uwezo wa kuchagua teknolojia inayofaa zaidi ya utafiti wa nje na substrate kwa hali tofauti za matumizi kulingana na sifa za hali ya utumaji, na kutoa bidhaa zilizobinafsishwa zinazoshindana zaidi.
Muda wa kutuma: Juni-28-2024