1. Third-generation semiconductors
Ang unang henerasyong teknolohiya ng semiconductor ay binuo batay sa mga materyales ng semiconductor tulad ng Si at Ge. Ito ang materyal na batayan para sa pagbuo ng mga transistor at integrated circuit na teknolohiya. Ang unang henerasyong materyales ng semiconductor ay naglatag ng pundasyon para sa elektronikong industriya noong ika-20 siglo at ang mga pangunahing materyales para sa integrated circuit na teknolohiya.
Ang pangalawang henerasyong semiconductor na materyales ay pangunahing kinabibilangan ng gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, aluminum arsenide at ang kanilang mga ternary compound. Ang pangalawang henerasyong materyales ng semiconductor ay ang pundasyon ng industriya ng optoelectronic na impormasyon. Sa batayan na ito, ang mga kaugnay na industriya tulad ng pag-iilaw, display, laser, at photovoltaics ay binuo. Malawakang ginagamit ang mga ito sa kontemporaryong teknolohiya ng impormasyon at mga industriya ng optoelectronic display.
Ang mga kinatawan ng materyales ng ikatlong henerasyong semiconductor na materyales ay kinabibilangan ng gallium nitride at silicon carbide. Dahil sa kanilang malawak na band gap, mataas na electron saturation drift velocity, mataas na thermal conductivity, at mataas na breakdown field strength, ang mga ito ay mainam na materyales para sa paghahanda ng high-power density, high-frequency, at low-loss na electronic device. Kabilang sa mga ito, ang mga silicon carbide power device ay may mga pakinabang ng mataas na density ng enerhiya, mababang pagkonsumo ng enerhiya, at maliit na sukat, at may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya, photovoltaics, transportasyon ng tren, malaking data, at iba pang larangan. Ang mga gallium nitride RF device ay may mga pakinabang ng mataas na frequency, mataas na kapangyarihan, malawak na bandwidth, mababang paggamit ng kuryente at maliit na sukat, at may malawak na mga prospect ng aplikasyon sa mga komunikasyon sa 5G, Internet of Things, military radar at iba pang larangan. Sa karagdagan, ang gallium nitride-based na mga power device ay malawakang ginagamit sa low-voltage field. Bilang karagdagan, sa mga nakalipas na taon, ang mga umuusbong na materyales ng gallium oxide ay inaasahang bubuo ng teknikal na komplementaridad sa mga umiiral na teknolohiya ng SiC at GaN, at may potensyal na mga prospect ng aplikasyon sa mababang dalas at mataas na boltahe na mga larangan.
Kung ikukumpara sa mga second-generation semiconductor material, ang third-generation semiconductor material ay may mas malawak na bandgap width (ang bandgap width ng Si, isang tipikal na materyal ng first-generation semiconductor material, ay humigit-kumulang 1.1eV, ang bandgap width ng GaAs, isang tipikal na materyal ng pangalawang henerasyong materyal na semiconductor, ay humigit-kumulang 1.42eV, at ang lapad ng bandgap ng Ang GaN, isang tipikal na materyal ng third-generation semiconductor material, ay higit sa 2.3eV), mas malakas na radiation resistance, mas malakas na resistensya sa electric field breakdown, at mas mataas na temperature resistance. Ang mga third-generation na semiconductor na materyales na may mas malawak na bandgap width ay partikular na angkop para sa paggawa ng radiation-resistant, high-frequency, high-power at high-integration-density na electronic device. Ang kanilang mga aplikasyon sa microwave radio frequency device, LEDs, lasers, power device at iba pang larangan ay nakaakit ng maraming atensyon, at nagpakita sila ng malawak na prospect ng pag-unlad sa mga mobile na komunikasyon, smart grids, rail transit, bagong enerhiya na sasakyan, consumer electronics, at ultraviolet at asul. -mga aparatong berdeng ilaw [1].
Pinagmulan ng larawan: CASA, Zheshang Securities Research Institute
Figure 1 GaN power device time scale at forecast
II GaN materyal na istraktura at mga katangian
Ang GaN ay isang direktang bandgap semiconductor. Ang lapad ng bandgap ng istraktura ng wurtzite sa temperatura ng silid ay humigit-kumulang 3.26eV. Ang mga materyales ng GaN ay may tatlong pangunahing istrukturang kristal, katulad ng istraktura ng wurtzite, istraktura ng sphalerite at istraktura ng rock salt. Kabilang sa mga ito, ang istraktura ng wurtzite ay ang pinaka-matatag na istraktura ng kristal. Ang Figure 2 ay isang diagram ng hexagonal wurtzite na istraktura ng GaN. Ang istraktura ng wurtzite ng materyal na GaN ay kabilang sa isang hexagonal na malapit na nakaimpake na istraktura. Ang bawat unit cell ay may 12 atoms, kabilang ang 6 N atoms at 6 Ga atoms. Ang bawat atom ng Ga (N) ay bumubuo ng isang bono na may 4 na pinakamalapit na N (Ga) na mga atomo at nakasalansan sa pagkakasunud-sunod ng AABAB… kasama ang [0001] direksyon [2].
Figure 2 Wurtzite structure GaN crystal cell diagram
III Mga karaniwang ginagamit na substrate para sa GaN epitaxy
Tila ang homogenous na epitaxy sa mga substrate ng GaN ay ang pinakamahusay na pagpipilian para sa GaN epitaxy. Gayunpaman, dahil sa malaking enerhiya ng bono ng GaN, kapag ang temperatura ay umabot sa punto ng pagkatunaw ng 2500 ℃, ang katumbas na presyon ng agnas nito ay humigit-kumulang 4.5GPa. Kapag ang decomposition pressure ay mas mababa kaysa sa pressure na ito, ang GaN ay hindi natutunaw ngunit direktang nabubulok. Ginagawa nitong hindi angkop ang mga mature na teknolohiya sa paghahanda ng substrate gaya ng pamamaraang Czochralski para sa paghahanda ng mga solong kristal na substrate ng GaN, na ginagawang mahirap ang paggawa ng mga substrate ng GaN at magastos. Samakatuwid, ang mga substrate na karaniwang ginagamit sa GaN epitaxial growth ay pangunahing Si, SiC, sapphire, atbp. [3].
Tsart 3 GaN at mga parameter ng mga karaniwang ginagamit na materyales sa substrate
GaN epitaxy sa sapiro
Ang Sapphire ay may matatag na katangian ng kemikal, mura, at may mataas na kapanahunan ng malakihang industriya ng produksyon. Samakatuwid, ito ay naging isa sa pinakamaagang at pinaka-tinatanggap na ginagamit na mga materyales sa substrate sa engineering ng semiconductor device. Bilang isa sa mga karaniwang ginagamit na substrate para sa GaN epitaxy, ang mga pangunahing problema na kailangang lutasin para sa sapphire substrates ay:
✔ Dahil sa malaking lattice mismatch sa pagitan ng sapphire (Al2O3) at GaN (mga 15%), napakataas ng defect density sa interface sa pagitan ng epitaxial layer at substrate. Upang mabawasan ang masamang epekto nito, ang substrate ay dapat na sumailalim sa kumplikadong pretreatment bago magsimula ang proseso ng epitaxy. Bago palakihin ang GaN epitaxy sa mga substrate ng sapiro, ang ibabaw ng substrate ay dapat munang mahigpit na linisin upang alisin ang mga kontaminant, natitirang pinsala sa buli, atbp., at upang makabuo ng mga hakbang at mga istruktura sa ibabaw ng hakbang. Pagkatapos, ang ibabaw ng substrate ay nitrided upang baguhin ang mga katangian ng basa ng epitaxial layer. Sa wakas, ang isang manipis na AlN buffer layer (karaniwan ay 10-100nm ang kapal) ay kailangang ideposito sa ibabaw ng substrate at i-annealed sa mababang temperatura upang maghanda para sa panghuling paglaki ng epitaxial. Gayunpaman, ang dislocation density sa GaN epitaxial films na lumago sa sapphire substrates ay mas mataas pa rin kaysa sa homoepitaxial films (mga 1010cm-2, kumpara sa zero dislocation density sa silicon homoepitaxial films o gallium arsenide homoepitaxial films, o sa pagitan ng 102 at 104cm- 2). Ang mas mataas na density ng depekto ay binabawasan ang kadaliang mapakilos ng carrier, sa gayon ay nagpapaikli sa buhay ng carrier ng minorya at nagpapababa ng thermal conductivity, na lahat ay magbabawas sa pagganap ng device [4];
✔ Ang thermal expansion coefficient ng sapphire ay mas malaki kaysa sa GaN, kaya ang biaxial compressive stress ay mabubuo sa epitaxial layer sa panahon ng proseso ng paglamig mula sa deposition temperature hanggang sa room temperature. Para sa mas makapal na epitaxial film, ang stress na ito ay maaaring magdulot ng pag-crack ng pelikula o maging ang substrate;
✔ Kung ikukumpara sa iba pang mga substrate, ang thermal conductivity ng mga sapphire substrates ay mas mababa (mga 0.25W*cm-1*K-1 sa 100℃), at ang performance ng heat dissipation ay hindi maganda;
✔ Dahil sa mahinang conductivity nito, ang mga substrate ng sapphire ay hindi nakakatulong sa kanilang pagsasama at aplikasyon sa iba pang mga semiconductor device.
Bagama't mataas ang densidad ng depekto ng mga layer ng epitaxial ng GaN na lumago sa mga substrate ng sapphire, mukhang hindi ito makabuluhang binabawasan ang pagganap ng optoelectronic ng mga blue-green na LED na nakabatay sa GaN, kaya ang mga substrate ng sapphire ay karaniwang ginagamit na mga substrate para sa mga LED na nakabase sa GaN.
Sa pagbuo ng mas maraming bagong application ng GaN device gaya ng mga laser o iba pang high-density power device, ang mga likas na depekto ng sapphire substrates ay lalong naging limitasyon sa kanilang aplikasyon. Bilang karagdagan, sa pag-unlad ng teknolohiya ng paglago ng SiC substrate, pagbabawas ng gastos at ang kapanahunan ng teknolohiyang epitaxial ng GaN sa mga substrate ng Si, mas maraming pananaliksik sa lumalaking mga layer ng epitaxial ng GaN sa mga substrate ng sapiro ay unti-unting nagpakita ng isang cooling trend.
GaN epitaxy sa SiC
Kung ikukumpara sa sapphire, ang mga substrate ng SiC (4H- at 6H-crystals) ay may mas maliit na sala-sala na mismatch sa GaN epitaxial layers (3.1%, katumbas ng [0001] oriented epitaxial films), mas mataas na thermal conductivity (mga 3.8W*cm-1*K). -1), atbp. Bilang karagdagan, ang conductivity ng SiC substrates ay nagpapahintulot din sa mga electrical contact na gawin sa likod ng substrate, na tumutulong upang gawing simple ang istraktura ng aparato. Ang pagkakaroon ng mga kalamangan na ito ay nakakaakit ng higit pa at higit pang mga mananaliksik na magtrabaho sa GaN epitaxy sa mga substrate ng silikon na karbida.
Gayunpaman, ang direktang pagtatrabaho sa mga substrate ng SiC upang maiwasan ang paglaki ng mga epilayer ng GaN ay nahaharap din sa isang serye ng mga kawalan, kabilang ang mga sumusunod:
✔ Ang pagkamagaspang sa ibabaw ng mga substrate ng SiC ay mas mataas kaysa sa mga substrate ng sapphire (kagaspangan ng sapphire 0.1nm RMS, pagkamagaspang ng SiC 1nm RMS), ang mga substrate ng SiC ay may mataas na tigas at mahinang pagganap ng pagproseso, at ang pagkamagaspang at natitirang pinsala sa buli ay isa rin sa mga pinagmumulan ng mga depekto sa mga epilayer ng GaN.
✔ Ang densidad ng dislokasyon ng tornilyo ng mga substrate ng SiC ay mataas (densidad ng dislokasyon 103-104cm-2), ang mga dislokasyon ng turnilyo ay maaaring kumalat sa epilayer ng GaN at bawasan ang pagganap ng device;
✔ Ang atomic arrangement sa substrate surface ay nag-uudyok sa pagbuo ng stacking faults (BSFs) sa GaN epilayer. Para sa epitaxial GaN sa SiC substrates, maraming posibleng atomic arrangement order sa substrate, na nagreresulta sa hindi pantay na paunang atomic stacking order ng epitaxial GaN layer dito, na madaling kapitan ng stacking faults. Ang mga stacking fault (SF) ay nagpapakilala ng mga built-in na electric field sa kahabaan ng c-axis, na humahantong sa mga problema tulad ng pagtagas ng mga in-plane carrier separation device;
✔ Ang thermal expansion coefficient ng SiC substrate ay mas maliit kaysa sa AlN at GaN, na nagiging sanhi ng thermal stress accumulation sa pagitan ng epitaxial layer at substrate sa panahon ng proseso ng paglamig. Hinulaan nina Waltereit at Brand batay sa kanilang mga resulta ng pananaliksik na ang problemang ito ay maaaring pagaanin o lutasin sa pamamagitan ng paglaki ng GaN epitaxial layer sa manipis, magkakaugnay na strained na AlN nucleation layer;
✔ Ang problema ng mahinang pagkabasa ng Ga atoms. Kapag lumalaki ang GaN epitaxial layer nang direkta sa ibabaw ng SiC, dahil sa mahinang pagkabasa sa pagitan ng dalawang atom, ang GaN ay madaling kapitan ng paglaki ng 3D na isla sa ibabaw ng substrate. Ang pagpapakilala ng buffer layer ay ang pinakakaraniwang ginagamit na solusyon upang mapabuti ang kalidad ng mga epitaxial na materyales sa GaN epitaxy. Ang pagpapakilala ng isang AlN o AlxGa1-xN buffer layer ay maaaring epektibong mapahusay ang pagkabasa ng ibabaw ng SiC at palakihin ang GaN epitaxial layer sa dalawang dimensyon. Bilang karagdagan, maaari din nitong i-regulate ang stress at maiwasan ang mga depekto ng substrate mula sa pagpapalawak sa GaN epitaxy;
✔ Ang teknolohiya ng paghahanda ng mga substrate ng SiC ay wala pa sa gulang, mataas ang halaga ng substrate, at kakaunti ang mga supplier at kakaunti ang supply.
Ipinapakita ng pananaliksik ni Torres et al. na ang pag-ukit ng SiC substrate na may H2 sa mataas na temperatura (1600°C) bago ang epitaxy ay maaaring makagawa ng mas maayos na istraktura ng hakbang sa ibabaw ng substrate, sa gayon ay nakakakuha ng mas mataas na kalidad na AlN epitaxial film kaysa kapag ito ay direkta. lumaki sa orihinal na ibabaw ng substrate. Ipinapakita rin ng pananaliksik ni Xie at ng kanyang koponan na ang pag-ukit ng pretreatment ng silicon carbide substrate ay maaaring makabuluhang mapabuti ang surface morphology at kristal na kalidad ng GaN epitaxial layer. Smith et al. natagpuan na ang mga threading dislocations na nagmumula sa substrate/buffer layer at buffer layer/epitaxial layer interface ay nauugnay sa flatness ng substrate [5].
Figure 4 TEM morphology ng GaN epitaxial layer samples na lumago sa 6H-SiC substrate (0001) sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng surface treatment (a) chemical cleaning; (b) paglilinis ng kemikal + paggamot ng hydrogen plasma; (c) kemikal na paglilinis + hydrogen plasma treatment + 1300 ℃ hydrogen heat treatment sa loob ng 30min
GaN epitaxy sa Si
Kung ikukumpara sa silicon carbide, sapphire at iba pang mga substrate, ang proseso ng paghahanda ng substrate ng silikon ay mature, at maaari itong matatag na magbigay ng mga mature na malalaking substrate na may mataas na gastos sa pagganap. Kasabay nito, ang thermal conductivity at electrical conductivity ay mabuti, at ang proseso ng Si electronic device ay mature. Ang posibilidad ng perpektong pagsasama ng mga optoelectronic na GaN na aparato sa mga Si electronic device sa hinaharap ay gumagawa din ng paglago ng GaN epitaxy sa silikon na talagang kaakit-akit.
Gayunpaman, dahil sa malaking pagkakaiba sa mga lattice constant sa pagitan ng Si substrate at GaN material, ang heterogenous epitaxy ng GaN sa Si substrate ay isang tipikal na malaking mismatch epitaxy, at kailangan din nitong harapin ang isang serye ng mga problema:
✔ Surface interface na problema sa enerhiya. Kapag ang GaN ay tumubo sa isang Si substrate, ang ibabaw ng Si substrate ay unang nitrided upang bumuo ng isang amorphous silicon nitride layer na hindi nakakatulong sa nucleation at paglaki ng high-density na GaN. Bilang karagdagan, ang ibabaw ng Si ay unang makikipag-ugnay sa Ga, na magwawasak sa ibabaw ng Si substrate. Sa mataas na temperatura, ang agnas ng Si surface ay magkakalat sa GaN epitaxial layer upang bumuo ng mga itim na silicon spot.
✔ Ang lattice constant mismatch sa pagitan ng GaN at Si ay malaki (~17%), na hahantong sa pagbuo ng high-density threading dislocations at makabuluhang bawasan ang kalidad ng epitaxial layer;
✔ Kung ikukumpara sa Si, ang GaN ay may mas malaking thermal expansion coefficient (ang thermal expansion coefficient ng GaN ay humigit-kumulang 5.6×10-6K-1, ang thermal expansion coefficient ng Si ay humigit-kumulang 2.6×10-6K-1), at ang mga bitak ay maaaring mabuo sa GaN epitaxial layer sa panahon ng paglamig ng epitaxial temperature sa room temperature;
✔ Ang Si ay tumutugon sa NH3 sa mataas na temperatura upang bumuo ng polycrystalline SiNx. Ang AlN ay hindi makakabuo ng isang preferentially oriented na nucleus sa polycrystalline SiNx, na humahantong sa isang hindi maayos na oryentasyon ng kasunod na lumaki na layer ng GaN at isang mataas na bilang ng mga depekto, na nagreresulta sa hindi magandang kalidad ng kristal ng GaN epitaxial layer, at maging ang kahirapan sa pagbuo ng isang single-crystalline GaN epitaxial layer [6].
Upang malutas ang problema ng malaking sala-sala na mismatch, sinubukan ng mga mananaliksik na ipakilala ang mga materyales tulad ng AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, at SiC bilang mga buffer layer sa mga substrate ng Si. Upang maiwasan ang pagbuo ng polycrystalline SiNx at bawasan ang masamang epekto nito sa kalidad ng kristal ng GaN/AlN/Si (111) na materyales, ang TMAl ay karaniwang kinakailangan na ipakilala sa isang tiyak na tagal ng panahon bago ang epitaxial growth ng AlN buffer layer. upang maiwasan ang NH3 na tumugon sa nakalantad na Si surface upang mabuo ang SiNx. Bilang karagdagan, ang mga teknolohiyang epitaxial tulad ng teknolohiyang may pattern na substrate ay maaaring gamitin upang mapabuti ang kalidad ng epitaxial layer. Ang pagbuo ng mga teknolohiyang ito ay nakakatulong na pigilan ang pagbuo ng SiNx sa epitaxial interface, isulong ang dalawang-dimensional na paglaki ng GaN epitaxial layer, at pagbutihin ang kalidad ng paglago ng epitaxial layer. Bilang karagdagan, ang isang AlN buffer layer ay ipinakilala upang mabayaran ang tensile stress na dulot ng pagkakaiba sa thermal expansion coefficients upang maiwasan ang mga bitak sa GaN epitaxial layer sa silicon substrate. Ipinapakita ng pananaliksik ni Krost na mayroong positibong ugnayan sa pagitan ng kapal ng layer ng buffer ng AlN at ang pagbawas sa strain. Kapag ang kapal ng buffer layer ay umabot sa 12nm, ang isang epitaxial layer na mas makapal kaysa sa 6μm ay maaaring lumaki sa isang silicon substrate sa pamamagitan ng isang naaangkop na scheme ng paglago nang walang epitaxial layer cracking.
Pagkatapos ng pangmatagalang pagsisikap ng mga mananaliksik, ang kalidad ng mga GaN epitaxial layer na lumago sa mga silicon na substrate ay makabuluhang napabuti, at ang mga device gaya ng field effect transistors, Schottky barrier ultraviolet detector, blue-green na LED at ultraviolet lasers ay gumawa ng makabuluhang pag-unlad.
Sa buod, dahil ang mga karaniwang ginagamit na GaN epitaxial substrates ay lahat ng heterogenous na epitaxy, lahat sila ay nahaharap sa mga karaniwang problema tulad ng lattice mismatch at malalaking pagkakaiba sa mga thermal expansion coefficient sa iba't ibang antas. Ang mga homogenous na epitaxial GaN substrates ay limitado sa kapanahunan ng teknolohiya, at ang mga substrate ay hindi pa nagagawa ng masa. Ang gastos sa produksyon ay mataas, ang sukat ng substrate ay maliit, at ang kalidad ng substrate ay hindi perpekto. Ang pagbuo ng mga bagong GaN epitaxial substrates at ang pagpapabuti ng kalidad ng epitaxial ay isa pa rin sa mga mahalagang kadahilanan na naghihigpit sa karagdagang pag-unlad ng industriya ng epitaxial ng GaN.
IV. Mga karaniwang pamamaraan para sa GaN epitaxy
MOCVD (chemical vapor deposition)
Tila ang homogenous na epitaxy sa mga substrate ng GaN ay ang pinakamahusay na pagpipilian para sa GaN epitaxy. Gayunpaman, dahil ang mga precursor ng chemical vapor deposition ay trimethylgallium at ammonia, at ang carrier gas ay hydrogen, ang karaniwang MOCVD growth temperature ay humigit-kumulang 1000-1100 ℃, at ang growth rate ng MOCVD ay halos ilang microns kada oras. Maaari itong gumawa ng matarik na mga interface sa atomic na antas, na napaka-angkop para sa lumalaking heterojunctions, quantum wells, superlattices at iba pang mga istraktura. Ang mabilis na rate ng paglago nito, mahusay na pagkakapareho, at pagiging angkop para sa malaking lugar at multi-piece na paglago ay kadalasang ginagamit sa pang-industriyang produksyon.
MBE (molecular beam epitaxy)
Sa molecular beam epitaxy, ang Ga ay gumagamit ng elemental na pinagmulan, at ang aktibong nitrogen ay nakukuha mula sa nitrogen sa pamamagitan ng RF plasma. Kung ikukumpara sa paraan ng MOCVD, ang temperatura ng paglago ng MBE ay humigit-kumulang 350-400 ℃ na mas mababa. Ang mas mababang temperatura ng paglago ay maaaring maiwasan ang ilang partikular na polusyon na maaaring sanhi ng mataas na temperatura na kapaligiran. Gumagana ang MBE system sa ilalim ng napakataas na vacuum, na nagbibigay-daan dito na magsama ng higit pang mga in-situ na pamamaraan ng pagtuklas. Kasabay nito, ang rate ng paglago at kapasidad ng produksyon nito ay hindi maihahambing sa MOCVD, at mas ginagamit ito sa siyentipikong pananaliksik [7].
Larawan 5 (a) Eiko-MBE schematic (b) MBE main reaction chamber schematic
Paraan ng HVPE (hydride vapor phase epitaxy)
Ang mga precursor ng hydride vapor phase epitaxy method ay GaCl3 at NH3. Detchprohm et al. ginamit ang paraang ito upang palaguin ang isang GaN epitaxial layer na daan-daang microns na makapal sa ibabaw ng substrate ng sapiro. Sa kanilang eksperimento, ang isang layer ng ZnO ay lumago sa pagitan ng sapphire substrate at ng epitaxial layer bilang isang buffer layer, at ang epitaxial layer ay na-peel off mula sa substrate surface. Kung ikukumpara sa MOCVD at MBE, ang pangunahing tampok ng pamamaraan ng HVPE ay ang mataas na rate ng paglago nito, na angkop para sa paggawa ng mga makapal na layer at bulk na materyales. Gayunpaman, kapag ang kapal ng epitaxial layer ay lumampas sa 20μm, ang epitaxial layer na ginawa ng pamamaraang ito ay madaling kapitan ng mga bitak.
Ipinakilala ng Akira USUI ang naka-pattern na teknolohiya ng substrate batay sa pamamaraang ito. Una silang lumaki ng manipis na 1-1.5μm na kapal ng GaN epitaxial layer sa isang sapphire substrate gamit ang MOCVD method. Ang epitaxial layer ay binubuo ng isang 20nm makapal na GaN buffer layer na lumago sa ilalim ng mababang temperatura at isang GaN layer na lumago sa ilalim ng mataas na temperatura. Pagkatapos, sa 430 ℃, ang isang layer ng SiO2 ay na-plated sa ibabaw ng epitaxial layer, at ang mga window stripes ay ginawa sa SiO2 film sa pamamagitan ng photolithography. Ang stripe spacing ay 7μm at ang lapad ng mask ay mula 1μm hanggang 4μm. Pagkatapos ng pagpapahusay na ito, nakakuha sila ng GaN epitaxial layer sa isang 2-inch diameter na sapphire substrate na walang basag at kasingkinis ng salamin kahit na tumaas ang kapal sa sampu o kahit na daan-daang micron. Ang densidad ng depekto ay nabawasan mula 109-1010cm-2 ng tradisyonal na paraan ng HVPE sa humigit-kumulang 6 × 107cm-2. Itinuro din nila sa eksperimento na kapag ang rate ng paglago ay lumampas sa 75μm/h, ang sample na ibabaw ay magiging magaspang [8].
Figure 6 Graphical Substrate Schematic
V. Buod at Outlook
Nagsimulang lumabas ang mga materyales ng GaN noong 2014 nang ang asul na ilaw na LED ay nanalo ng Nobel Prize sa Physics sa taong iyon, at pumasok sa larangan ng publiko ng mabilis na pagsingil ng mga aplikasyon sa larangan ng consumer electronics. Sa katunayan, ang mga application sa power amplifier at RF device na ginagamit sa 5G base station na hindi nakikita ng karamihan sa mga tao ay tahimik ding lumabas. Sa mga nagdaang taon, ang pambihirang tagumpay ng GaN-based na automotive-grade power device ay inaasahang magbubukas ng mga bagong growth point para sa GaN material application market.
Ang malaking pangangailangan sa merkado ay tiyak na magtataguyod ng pag-unlad ng mga industriya at teknolohiyang nauugnay sa GaN. Sa kapanahunan at pagpapabuti ng kadena ng industriya na nauugnay sa GaN, ang mga problemang kinakaharap ng kasalukuyang teknolohiyang epitaxial ng GaN ay tuluyang mapapabuti o malalampasan. Sa hinaharap, ang mga tao ay tiyak na bubuo ng higit pang mga bagong epitaxial na teknolohiya at mas mahusay na mga pagpipilian sa substrate. Sa panahong iyon, makakapili na ang mga tao ng pinaka-angkop na panlabas na teknolohiya ng pananaliksik at substrate para sa iba't ibang mga sitwasyon ng aplikasyon ayon sa mga katangian ng mga sitwasyon ng aplikasyon, at makagawa ng pinaka-mapagkumpitensyang customized na mga produkto.
Oras ng post: Hun-28-2024