1. Uchinchi avlod yarim o'tkazgichlar
Birinchi avlod yarimo'tkazgich texnologiyasi Si va Ge kabi yarim o'tkazgich materiallari asosida ishlab chiqilgan. Bu tranzistorlar va integral mikrosxemalar texnologiyasini ishlab chiqish uchun moddiy asosdir. Birinchi avlod yarimo'tkazgich materiallari 20-asrda elektron sanoat uchun asos yaratdi va integral mikrosxemalar texnologiyasi uchun asosiy materiallardir.
Ikkinchi avlod yarimo'tkazgich materiallariga asosan galliy arsenid, indiy fosfidi, galiy fosfidi, indiy arsenid, alyuminiy arsenid va ularning uchlamchi birikmalari kiradi. Ikkinchi avlod yarimo'tkazgich materiallari optoelektronik axborot sanoatining asosi hisoblanadi. Shu asosda yorug'lik, displey, lazer va fotovoltaik kabi tegishli tarmoqlar rivojlangan. Ular zamonaviy axborot texnologiyalari va optoelektronik displey sanoatida keng qo'llaniladi.
Uchinchi avlod yarimo'tkazgich materiallarining vakillik materiallariga galliy nitridi va kremniy karbid kiradi. Keng tarmoqli bo'shlig'i, yuqori elektron to'yingan drift tezligi, yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va yuqori parchalanish maydoni kuchi tufayli ular yuqori quvvat zichligi, yuqori chastotali va kam yo'qotishli elektron qurilmalarni tayyorlash uchun ideal materiallardir. Ular orasida silikon karbid quvvat qurilmalari yuqori energiya zichligi, kam energiya iste'moli va kichik o'lchamdagi afzalliklarga ega va yangi energiya vositalari, fotovoltaiklar, temir yo'l transporti, katta ma'lumotlar va boshqa sohalarda keng qo'llanilishi istiqbollariga ega. Gallium nitridli RF qurilmalari yuqori chastotali, yuqori quvvatli, keng tarmoqli kengligi, kam quvvat iste'moli va kichik o'lchamdagi afzalliklarga ega va 5G aloqasi, narsalar Interneti, harbiy radar va boshqa sohalarda keng qo'llash istiqbollariga ega. Bundan tashqari, galyum nitridi asosidagi quvvat qurilmalari past kuchlanishli sohada keng qo'llanilgan. Bundan tashqari, so'nggi yillarda paydo bo'lgan galyum oksidi materiallari mavjud SiC va GaN texnologiyalari bilan texnik qo'shimchalikni shakllantirishi va past chastotali va yuqori kuchlanishli sohalarda potentsial qo'llanilishi istiqbollariga ega bo'lishi kutilmoqda.
Ikkinchi avlod yarimo'tkazgich materiallari bilan solishtirganda, uchinchi avlod yarimo'tkazgich materiallari kengroq tarmoqli kengligiga ega (birinchi avlod yarimo'tkazgich materialining tipik materiali bo'lgan Si ning tarmoqli kengligi taxminan 1,1eV, GaAs ning tarmoqli kengligi odatiy hisoblanadi. Ikkinchi avlod yarimo'tkazgich materialining materiali taxminan 1,42eV ni tashkil qiladi va GaN ning tarmoqli kengligi odatiy materialdir. uchinchi avlod yarimo'tkazgich materialidan, 2,3eV dan yuqori), kuchli radiatsiya qarshiligi, elektr maydonining buzilishiga kuchli qarshilik va yuqori harorat qarshiligi. Kengroq tarmoqli kengligi bo'lgan uchinchi avlod yarimo'tkazgich materiallari, ayniqsa, radiatsiyaga chidamli, yuqori chastotali, yuqori quvvatli va yuqori integratsiyalashgan zichlikdagi elektron qurilmalarni ishlab chiqarish uchun mos keladi. Ularning mikroto'lqinli radiochastota qurilmalari, LEDlar, lazerlar, quvvat qurilmalari va boshqa sohalarda qo'llanilishi ko'pchilikning e'tiborini tortdi va ular mobil aloqa, aqlli tarmoqlar, temir yo'l tranziti, yangi energiya vositalari, maishiy elektronika, ultrabinafsha va ko'k kabi sohalarda keng rivojlanish istiqbollarini ko'rsatdi. -yashil yorug'lik moslamalari [1].
Rasm manbai: CASA, Zheshang qimmatli qog'ozlar tadqiqot instituti
Shakl 1 GaN quvvat qurilmasi vaqt shkalasi va prognozi
II GaN materialining tuzilishi va xususiyatlari
GaN to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli yarim o'tkazgichdir. Xona haroratida wurtzite strukturasining tarmoqli kengligi taxminan 3,26eV ni tashkil qiladi. GaN materiallari uchta asosiy kristall tuzilishga ega, ya'ni wurtsit tuzilishi, sfalerit tuzilishi va tosh tuzi tuzilishi. Ular orasida wurtzite tuzilishi eng barqaror kristall struktura hisoblanadi. 2-rasm GaN ning olti burchakli vurtsit strukturasining diagrammasi. GaN materialining vurtsit tuzilishi olti burchakli yaqin o'ralgan tuzilishga tegishli. Har bir birlik hujayrada 12 ta atom, shu jumladan 6 N atom va 6 Ga atomi mavjud. Har bir Ga (N) atomi 4 ta eng yaqin N (Ga) atomlari bilan bog' hosil qiladi va ABABAB tartibida [0001] [2] yo'nalishi bo'yicha yig'iladi.
Shakl 2 Vurtsit tuzilishi GaN kristalli hujayra diagrammasi
III GaN epitaksi uchun keng tarqalgan ishlatiladigan substratlar
GaN substratlarida bir hil epitaksiya GaN epitaksisi uchun eng yaxshi tanlovdir. Biroq, GaN ning katta bog'lanish energiyasi tufayli, harorat 2500 ℃ erish nuqtasiga yetganda, uning mos keladigan parchalanish bosimi taxminan 4,5 GPa ni tashkil qiladi. Agar parchalanish bosimi bu bosimdan past bo'lsa, GaN erimaydi, balki to'g'ridan-to'g'ri parchalanadi. Bu Czochralski usuli kabi etuk substrat tayyorlash texnologiyalarini GaN monokristalli substratlarni tayyorlash uchun yaroqsiz qiladi, bu GaN substratlarini ommaviy ishlab chiqarishni qiyinlashtiradi va qimmatga tushadi. Shuning uchun GaN epitaksial o'sishida keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan substratlar asosan Si, SiC, safir va boshqalardir [3].
Grafik 3 GaN va keng tarqalgan ishlatiladigan substrat materiallarining parametrlari
Safirdagi GaN epitaksisi
Safir barqaror kimyoviy xususiyatlarga ega, arzon va keng ko'lamli ishlab chiqarish sanoatining yuqori etukligiga ega. Shuning uchun u yarimo'tkazgichli qurilmalar muhandisligida eng qadimgi va eng ko'p ishlatiladigan substrat materiallaridan biriga aylandi. GaN epitaksisi uchun keng tarqalgan ishlatiladigan substratlardan biri sifatida, safir substratlar uchun hal qilinishi kerak bo'lgan asosiy muammolar:
✔ Safir (Al2O3) va GaN (taxminan 15%) o'rtasidagi katta panjara mos kelmasligi sababli, epitaksial qatlam va substrat o'rtasidagi interfeysdagi nuqson zichligi juda yuqori. Uning salbiy ta'sirini kamaytirish uchun epitaksiya jarayoni boshlanishidan oldin substrat murakkab dastlabki ishlov berishdan o'tishi kerak. Safir substratlarda GaN epitaksini o'stirishdan oldin, birinchi navbatda substrat yuzasi ifloslantiruvchi moddalarni, qoldiq abraziv shikastlanishni va hokazolarni olib tashlash va qadamlar va pog'onali sirt tuzilmalarini ishlab chiqarish uchun qattiq tozalanishi kerak. Keyinchalik, epitaksial qatlamning namlash xususiyatlarini o'zgartirish uchun substrat yuzasi nitridlanadi. Nihoyat, yupqa AlN bufer qatlami (odatda qalinligi 10-100 nm) substrat yuzasiga yotqizilishi va oxirgi epitaksial o'sishga tayyorgarlik ko'rish uchun past haroratda tavlanishi kerak. Shunga qaramay, safir substratlarda o'stirilgan GaN epitaksial plyonkalardagi dislokatsiya zichligi gomoepitaksial plyonkalarga qaraganda hali ham yuqori (taxminan 1010 sm-2, kremniy gomoepitaksial plyonkalarda yoki galyum arsenidi 10 va 10 0 0 2 galliyum arsenidlarida nol dislokatsiya zichligi bilan solishtirganda). 2). Yuqori nuqson zichligi tashuvchining harakatchanligini pasaytiradi, shu bilan ozchilik tashuvchining ishlash muddatini qisqartiradi va issiqlik o'tkazuvchanligini pasaytiradi, bularning barchasi qurilmaning ishlashini pasaytiradi [4];
✔ Safirning termal kengayish koeffitsienti GaN dan kattaroqdir, shuning uchun cho'kma haroratidan xona haroratiga qadar sovutish jarayonida epitaksial qatlamda ikki o'qli bosim kuchlanishi hosil bo'ladi. Qalinroq epitaksial plyonkalar uchun bu stress plyonka yoki hatto substratning yorilishiga olib kelishi mumkin;
✔ Boshqa substratlar bilan solishtirganda, safir substratlarining issiqlik o'tkazuvchanligi pastroq (100 ℃ da taxminan 0,25W * sm-1 * K-1) va issiqlik tarqalish ko'rsatkichlari yomon;
✔ Zaif o'tkazuvchanligi tufayli sapfir substratlar ularni boshqa yarim o'tkazgich qurilmalari bilan birlashtirish va qo'llash uchun qulay emas.
Safir substratlarida o'stirilgan GaN epitaksial qatlamlarining nuqson zichligi yuqori bo'lsa-da, GaN-ga asoslangan ko'k-yashil LEDlarning optoelektronik ish faoliyatini sezilarli darajada kamaytirmaydi, shuning uchun safir substratlar hali ham GaN-asosli LEDlar uchun keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan substratlardir.
Lazerlar yoki boshqa yuqori zichlikdagi quvvat qurilmalari kabi GaN qurilmalarining ko'proq yangi ilovalarini ishlab chiqish bilan, safir substratlarining o'ziga xos kamchiliklari ularni qo'llashda tobora ko'proq cheklovga aylandi. Bundan tashqari, SiC substrat o'sishi texnologiyasini ishlab chiqish, xarajatlarni kamaytirish va Si substratlarida GaN epitaksial texnologiyasining etukligi bilan, safir substratlarida GaN epitaksial qatlamlarini o'stirish bo'yicha ko'proq tadqiqotlar asta-sekin sovutish tendentsiyasini ko'rsatdi.
SiC dagi GaN epitaksisi
Safir bilan solishtirganda, SiC substratlari (4H- va 6H-kristallar) GaN epitaksial qatlamlari (3,1%, [0001] yo'naltirilgan epitaksial plyonkalarga ekvivalent), yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi (taxminan 3,8 Vt * sm-1 * K) bilan kichikroq panjara mos kelmasligiga ega. -1) va boshqalar. Bundan tashqari, SiC substratlarining o'tkazuvchanligi elektr kontaktlarini ham beradi qurilma tuzilishini soddalashtirishga yordam beradigan substratning orqa tomonida amalga oshirilishi kerak. Ushbu afzalliklarning mavjudligi ko'proq tadqiqotchilarni silikon karbid substratlarida GaN epitaksisi ustida ishlashga jalb qildi.
Biroq, GaN epilayerlarining o'sishiga yo'l qo'ymaslik uchun to'g'ridan-to'g'ri SiC substratlarida ishlash ham bir qator kamchiliklarga duch keladi, jumladan quyidagilar:
✔ SiC substratlarining sirt pürüzlülüğü sapfir substratlarga qaraganda ancha yuqori (safir pürüzlülüğü 0,1 nm RMS, SiC pürüzlülüğü 1 nm RMS), SiC substratlari yuqori qattiqlik va yomon ishlov berish ko'rsatkichlariga ega va bu pürüzlülük va qoldiq abraziv shikastlanish ham quyidagilardan biridir. GaN epilayerlarida nuqsonlar manbalari.
✔ SiC substratlarining vint dislokatsiyasi zichligi yuqori (dislokatsiya zichligi 103-104 sm-2), vint dislokatsiyalari GaN epilayeriga tarqalishi va qurilmaning ishlashini kamaytirishi mumkin;
✔ Substrat yuzasida atomik joylashuv GaN epilayerida stacking nosozliklari (BSFs) hosil bo'lishiga olib keladi. SiC substratlarida epitaksial GaN uchun substratda bir nechta mumkin bo'lgan atomik tartiblar mavjud, buning natijasida undagi epitaksial GaN qatlamining dastlabki atomik stacking tartibi nomuvofiq bo'lib, stacking xatolarga moyil bo'ladi. Stacking nosozliklari (SF) c o'qi bo'ylab o'rnatilgan elektr maydonlarini keltirib chiqaradi, bu esa samolyot ichidagi tashuvchini ajratish moslamalarining oqishi kabi muammolarga olib keladi;
✔ SiC substratining termal kengayish koeffitsienti AlN va GaN dan kichikroqdir, bu esa sovutish jarayonida epitaksial qatlam va substrat o'rtasida termal stress to'planishiga olib keladi. Waltereit va Brand o'zlarining tadqiqot natijalariga ko'ra, bu muammoni yupqa, izchil zo'riqishli AlN nukleatsiya qatlamlarida GaN epitaksial qatlamlarini o'stirish orqali engillashtirish yoki hal qilish mumkinligini taxmin qilishdi;
✔ Ga atomlarining yomon namlanishi muammosi. GaN epitaksial qatlamlarini to'g'ridan-to'g'ri SiC yuzasida o'stirganda, ikki atom orasidagi namlanishning yomonligi tufayli GaN substrat yuzasida 3D orol o'sishiga moyil bo'ladi. Bufer qatlamini kiritish GaN epitaksidagi epitaksial materiallarning sifatini yaxshilash uchun eng ko'p ishlatiladigan yechimdir. AlN yoki AlxGa1-xN bufer qatlamini kiritish SiC sirtining namlanishini samarali ravishda yaxshilashi va GaN epitaksial qatlamini ikki o'lchamda o'sishiga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, u stressni ham tartibga solishi va substrat nuqsonlarining GaN epitaksiyasiga tarqalishini oldini olishi mumkin;
✔ SiC substratlarini tayyorlash texnologiyasi etuk emas, substrat narxi yuqori va etkazib beruvchilar kam va etkazib beruvchilar kam.
Torres va boshqalarning tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, epitaksiyadan oldin SiC substratini H2 bilan yuqori haroratda (1600 ° C) surtish substrat yuzasida yanada tartibli pog'onali strukturani keltirib chiqarishi va shu bilan to'g'ridan-to'g'ri bo'lgandan ko'ra yuqori sifatli AlN epitaksial plyonka olishi mumkin. asl substrat yuzasida o'stirilgan. Xie va uning jamoasining tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, kremniy karbid substratini oldindan ishlov berish GaN epitaksial qatlamining sirt morfologiyasi va kristal sifatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Smit va boshqalar. Substrat/bufer qatlami va bufer qatlami/epitaksial qatlam interfeyslaridan kelib chiqadigan tishli dislokatsiyalar substratning tekisligi bilan bog'liqligini aniqladi [5].
4-rasm 6H-SiC substratida (0001) turli sirt ishlov berish sharoitida o'stirilgan GaN epitaksial qatlam namunalarining TEM morfologiyasi (a) kimyoviy tozalash; (b) kimyoviy tozalash + vodorod plazmasi bilan ishlov berish; (c) kimyoviy tozalash + vodorod plazmasi bilan ishlov berish + 30 daqiqa davomida 1300 ℃ vodorodli issiqlik bilan ishlov berish
Si ustidagi GaN epitaksisi
Silikon karbid, safir va boshqa substratlar bilan solishtirganda, silikon substratni tayyorlash jarayoni etuk bo'lib, u yuqori xarajatli ishlash bilan etuk katta o'lchamli substratlarni barqaror ta'minlay oladi. Shu bilan birga, issiqlik o'tkazuvchanligi va elektr o'tkazuvchanligi yaxshi va Si elektron qurilma jarayoni etuk. Kelajakda optoelektron GaN qurilmalarini Si elektron qurilmalari bilan mukammal integratsiya qilish imkoniyati kremniyda GaN epitaksisining o'sishini juda jozibador qiladi.
Biroq, Si substrati va GaN materiali o'rtasidagi panjara konstantalarining katta farqi tufayli, Si substratidagi GaN ning heterojen epitaksisi odatiy katta nomuvofiq epitaksiya bo'lib, u ham bir qator muammolarga duch kelishi kerak:
✔ Yuzaki interfeysning energiya muammosi. GaN Si substratida o'sganda, Si substratining yuzasi birinchi navbatda yuqori zichlikdagi GaN ning yadrolanishi va o'sishi uchun qulay bo'lmagan amorf kremniy nitridi qatlamini hosil qilish uchun nitridlanadi. Bundan tashqari, Si yuzasi birinchi navbatda Ga bilan aloqa qiladi, bu esa Si substratining sirtini korroziyaga olib keladi. Yuqori haroratlarda Si sirtining parchalanishi GaN epitaksial qatlamiga tarqalib, qora kremniy dog'larini hosil qiladi.
✔ GaN va Si o'rtasidagi panjara doimiy mos kelmasligi katta (~ 17%), bu yuqori zichlikdagi tishli dislokatsiyalarning shakllanishiga olib keladi va epitaksial qatlam sifatini sezilarli darajada kamaytiradi;
✔ Si bilan solishtirganda, GaN kattaroq termal kengayish koeffitsientiga ega (GaN ning issiqlik kengayish koeffitsienti taxminan 5,6 × 10-6K-1, Si ning issiqlik kengayish koeffitsienti taxminan 2,6 × 10-6K-1) va GaNda yoriqlar paydo bo'lishi mumkin. epitaksial haroratni xona haroratiga sovutish paytida epitaksial qatlam;
✔ Si yuqori haroratda NH3 bilan reaksiyaga kirishib, polikristalli SiNx hosil qiladi. AlN polikristal SiNx ustida afzal yo'naltirilgan yadro hosil qila olmaydi, bu esa keyinchalik o'sib chiqqan GaN qatlamining tartibsiz yo'nalishiga va ko'p sonli nuqsonlarga olib keladi, natijada GaN epitaksial qatlamining kristal sifati yomonlashadi va hatto bitta kristalli hosil bo'lishi qiyinlashadi. GaN epitaksial qatlami [6].
Katta panjara mos kelmasligi muammosini hal qilish uchun tadqiqotchilar Si substratlarida bufer qatlamlari sifatida AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO va SiC kabi materiallarni kiritishga harakat qilishdi. Polikristalli SiNx hosil bo'lishining oldini olish va uning GaN / AlN / Si (111) materiallarining kristal sifatiga salbiy ta'sirini kamaytirish uchun TMAl odatda AlN bufer qatlamining epitaksial o'sishidan oldin ma'lum vaqt davomida kiritilishi kerak. NH3 ning SiNx hosil qilish uchun ochiq Si yuzasi bilan reaksiyaga kirishishini oldini olish. Bundan tashqari, epitaksial qatlamning sifatini yaxshilash uchun naqshli substrat texnologiyasi kabi epitaksial texnologiyalardan foydalanish mumkin. Ushbu texnologiyalarning rivojlanishi epitaksial interfeysda SiNx shakllanishini inhibe qilishga, GaN epitaksial qatlamining ikki o'lchovli o'sishiga yordam beradi va epitaksial qatlamning o'sish sifatini yaxshilaydi. Bundan tashqari, silikon substratdagi GaN epitaksial qatlamida yoriqlar paydo bo'lishining oldini olish uchun termal kengayish koeffitsientlarining farqidan kelib chiqqan kuchlanish kuchlanishini qoplash uchun AlN bufer qatlami kiritiladi. Krostning tadqiqotlari shuni ko'rsatadiki, AlN bufer qatlamining qalinligi va kuchlanishning kamayishi o'rtasida ijobiy bog'liqlik mavjud. Bufer qatlamining qalinligi 12 nm ga yetganda, epitaksial qatlamning yorilishisiz tegishli o'sish sxemasi orqali kremniy substratda qalinligi 6 mikrondan ortiq epitaksial qatlam o'stirilishi mumkin.
Tadqiqotchilarning uzoq muddatli sa'y-harakatlaridan so'ng, silikon substratlarda o'stirilgan GaN epitaksial qatlamlarining sifati sezilarli darajada yaxshilandi va dala effektli tranzistorlar, Schottky to'siqli ultrabinafsha detektorlari, ko'k-yashil LEDlar va ultrabinafsha lazerlar kabi qurilmalar sezilarli yutuqlarga erishdi.
Xulosa qilib aytganda, keng tarqalgan ishlatiladigan GaN epitaksial substratlarning barchasi heterojen epitaksiya bo'lganligi sababli, ularning barchasi panjara mos kelmasligi va turli darajadagi termal kengayish koeffitsientlaridagi katta farqlar kabi umumiy muammolarga duch keladi. Bir hil epitaksial GaN substratlari texnologiyaning etukligi bilan cheklangan va substratlar hali ommaviy ishlab chiqarilmagan. Ishlab chiqarish narxi yuqori, substrat hajmi kichik va substrat sifati ideal emas. Yangi GaN epitaksial substratlarini ishlab chiqish va epitaksial sifatni yaxshilash hali ham GaN epitaksial sanoatining keyingi rivojlanishini cheklovchi muhim omillardan biri hisoblanadi.
IV. GaN epitaksisining umumiy usullari
MOCVD (kimyoviy bug 'birikishi)
GaN substratlarida bir hil epitaksiya GaN epitaksisi uchun eng yaxshi tanlovdir. Biroq, kimyoviy bug 'cho'kishining kashshoflari trimetilgalyum va ammiak va tashuvchi gaz vodorod bo'lganligi sababli, MOCVDning odatiy o'sish harorati taxminan 1000-1100 ℃ va MOCVD ning o'sish tezligi soatiga bir necha mikronni tashkil qiladi. U atom darajasida tik interfeyslarni ishlab chiqishi mumkin, bu heterounctions, kvant quduqlari, superlattices va boshqa tuzilmalarni o'stirish uchun juda mos keladi. Uning tez o'sish sur'ati, yaxshi bir xilligi va katta maydon va ko'p qismli o'sishga yaroqliligi ko'pincha sanoat ishlab chiqarishida qo'llaniladi.
MBE (molekulyar nur epitaksisi)
Molekulyar nurli epitaksiyada Ga elementar manbadan foydalanadi va faol azot RF plazmasi orqali azotdan olinadi. MOCVD usuli bilan solishtirganda, MBE o'sish harorati taxminan 350-400 ℃ pastroq. Pastroq o'sish harorati yuqori haroratli muhitlar sabab bo'lishi mumkin bo'lgan muayyan ifloslanishdan qochishi mumkin. MBE tizimi ultra-yuqori vakuum ostida ishlaydi, bu unga ko'proq in-situ aniqlash usullarini birlashtirishga imkon beradi. Shu bilan birga, uning o'sish sur'ati va ishlab chiqarish quvvatini MOCVD bilan taqqoslab bo'lmaydi va u ilmiy tadqiqotlarda ko'proq qo'llaniladi [7].
5-rasm (a) Eiko-MBE sxemasi (b) MBE asosiy reaktsiya kamerasi sxemasi
HVPE usuli (gidrid bug 'fazasi epitaksisi)
Gidrid bug 'fazasi epitaksi usulining kashshoflari GaCl3 va NH3 dir. Detchprohm va boshqalar. safir substrat yuzasida yuzlab mikron qalinlikdagi GaN epitaksial qatlamini o'stirish uchun ushbu usuldan foydalangan. Ularning tajribasida ZnO qatlami safir substrat va epitaksial qatlam o'rtasida bufer qatlam sifatida o'stirildi va epitaksial qatlam substrat yuzasidan tozalandi. MOCVD va MBE bilan solishtirganda, HVPE usulining asosiy xususiyati qalin qatlamlar va quyma materiallarni ishlab chiqarish uchun mos bo'lgan yuqori o'sish tezligidir. Biroq, epitaksial qatlamning qalinligi 20 mkm dan oshganda, bu usul bilan hosil bo'lgan epitaksial qatlam yoriqlarga moyil bo'ladi.
Akira USUI ushbu usulga asoslangan naqshli substrat texnologiyasini joriy qildi. Ular birinchi navbatda MOCVD usuli yordamida safir substratida 1-1,5 mkm qalinlikdagi yupqa GaN epitaksial qatlamni o'stirishdi. Epitaksial qatlam past harorat sharoitida o'stirilgan 20 nm qalinlikdagi GaN bufer qatlamidan va yuqori harorat sharoitida o'stirilgan GaN qatlamidan iborat edi. Keyin, 430 ℃ da, epitaksial qatlam yuzasiga SiO2 qatlami qo'yildi va fotolitografiya orqali SiO2 plyonkasida deraza chiziqlari yasalgan. Chiziqlar oralig'i 7 mkm, niqobning kengligi esa 1 mm dan 4 mkm gacha bo'lgan. Ushbu yaxshilanishdan so'ng, ular diametri 2 dyuymli sapfir substratda yorilishsiz va qalinligi o'nlab va hatto yuzlab mikronlarga ko'tarilganda ham ko'zgudek silliq bo'lgan GaN epitaksial qatlamini oldilar. Qusur zichligi an'anaviy HVPE usulidan 109-1010 sm-2 dan taxminan 6 × 107 sm-2 gacha kamaydi. Ular, shuningdek, tajribada o'sish tezligi 75 mkm / soat dan oshganda, namuna yuzasi qo'pol bo'lishini ta'kidladilar [8].
6-rasm Grafik substrat sxemasi
V. Xulosa va istiqbol
GaN materiallari 2014 yilda ko'k chiroqli LED o'sha yili fizika bo'yicha Nobel mukofotini qo'lga kiritgandan so'ng paydo bo'la boshladi va maishiy elektronika sohasida tez zaryadlash ilovalari sohasiga kirdi. Aslida, 5G tayanch stantsiyalarida ishlatiladigan quvvat kuchaytirgichlari va RF qurilmalaridagi ilovalar ham ko'pchilik ko'ra olmaydigan darajada jimgina paydo bo'ldi. So'nggi yillarda GaN-ga asoslangan avtomobil quvvati qurilmalarining yutug'i GaN materiallarini qo'llash bozori uchun yangi o'sish nuqtalarini ochishi kutilmoqda.
Katta bozor talabi, shubhasiz, GaN bilan bog'liq sanoat va texnologiyalarning rivojlanishiga yordam beradi. GaN bilan bog'liq sanoat zanjirining etukligi va takomillashuvi bilan hozirgi GaN epitaksial texnologiyasi duch keladigan muammolar oxir-oqibat yaxshilanadi yoki bartaraf etiladi. Kelajakda odamlar, albatta, ko'proq yangi epitaksial texnologiyalar va yanada mukammal substrat variantlarini ishlab chiqadilar. O'sha vaqtga kelib, odamlar dastur stsenariylarining xususiyatlariga ko'ra turli dastur stsenariylari uchun eng mos tashqi tadqiqot texnologiyasi va substratni tanlashlari va eng raqobatbardosh moslashtirilgan mahsulotlarni ishlab chiqarishlari mumkin bo'ladi.
Xabar vaqti: 28-iyun-2024