1. Kẹta-iran semikondokito
Imọ-ẹrọ semikondokito iran akọkọ ti ni idagbasoke ti o da lori awọn ohun elo semikondokito bii Si ati Ge. O jẹ ipilẹ ohun elo fun idagbasoke awọn transistors ati imọ-ẹrọ iyika iṣọpọ. Awọn ohun elo semikondokito iran akọkọ ti fi ipilẹ fun ile-iṣẹ itanna ni 20th orundun ati pe o jẹ awọn ohun elo ipilẹ fun imọ-ẹrọ iyika iṣọpọ.
Awọn ohun elo semikondokito iran-keji ni akọkọ pẹlu gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, arsenide aluminiomu ati awọn agbo ogun ternary wọn. Awọn ohun elo semikondokito iran-keji jẹ ipilẹ ti ile-iṣẹ alaye optoelectronic. Lori ipilẹ yii, awọn ile-iṣẹ ti o ni ibatan gẹgẹbi ina, ifihan, laser, ati awọn fọtovoltaics ti ni idagbasoke. Wọn ti wa ni lilo pupọ ni imọ-ẹrọ alaye ti ode oni ati awọn ile-iṣẹ ifihan optoelectronic.
Awọn ohun elo aṣoju ti awọn ohun elo semikondokito iran-kẹta pẹlu gallium nitride ati ohun alumọni carbide. Nitori aafo ẹgbẹ jakejado wọn, iyara fifẹ saturation elekitironi giga, iṣiṣẹ igbona giga, ati agbara aaye didenukole giga, wọn jẹ awọn ohun elo pipe fun mura iwuwo agbara giga, igbohunsafẹfẹ giga, ati awọn ẹrọ itanna pipadanu kekere. Lara wọn, awọn ẹrọ agbara ohun alumọni carbide ni awọn anfani ti iwuwo agbara giga, agbara kekere, ati iwọn kekere, ati ni awọn ireti ohun elo gbooro ni awọn ọkọ agbara titun, awọn fọtovoltaics, gbigbe ọkọ oju-irin, data nla, ati awọn aaye miiran. Awọn ẹrọ Gallium nitride RF ni awọn anfani ti igbohunsafẹfẹ giga, agbara giga, iwọn bandiwidi, agbara kekere ati iwọn kekere, ati ni awọn ireti ohun elo gbooro ni awọn ibaraẹnisọrọ 5G, Intanẹẹti ti Awọn nkan, radar ologun ati awọn aaye miiran. Ni afikun, awọn ẹrọ agbara orisun gallium nitride ti ni lilo pupọ ni aaye kekere-foliteji. Ni afikun, ni awọn ọdun aipẹ, awọn ohun elo gallium oxide ti n yọ jade ni a nireti lati ṣe ibaramu imọ-ẹrọ pẹlu awọn imọ-ẹrọ SiC ati awọn imọ-ẹrọ GaN ti o wa, ati ni awọn ifojusọna ohun elo ti o ni agbara ni iwọn-kekere ati awọn aaye foliteji giga.
Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn ohun elo semikondokito iran-keji, awọn ohun elo semikondokito iran-kẹta ni iwọn bandgap ti o gbooro (iwọn bandgap ti Si, ohun elo aṣoju ti ohun elo semikondokito iran akọkọ, jẹ nipa 1.1eV, iwọn bandgap ti GaAs, aṣoju aṣoju kan. ohun elo ti awọn ohun elo semikondokito iran-keji, jẹ nipa 1.42eV, ati iwọn bandgap ti GaN, ohun elo aṣoju ti Awọn ohun elo semikondokito iran-kẹta, wa loke 2.3eV), resistance resistance ti o ni okun sii, agbara ti o lagbara si didenukole aaye ina, ati resistance otutu otutu ti o ga julọ. Awọn ohun elo semikondokito iran-kẹta pẹlu iwọn bandgap ti o gbooro jẹ pataki ni pataki fun iṣelọpọ ti sooro itankalẹ, igbohunsafẹfẹ giga, agbara giga ati awọn ẹrọ itanna iwuwo iwuwo giga. Awọn ohun elo wọn ni awọn ẹrọ igbohunsafẹfẹ redio makirowefu, Awọn LED, awọn lasers, awọn ẹrọ agbara ati awọn aaye miiran ti fa akiyesi pupọ, ati pe wọn ti ṣafihan awọn ireti idagbasoke gbooro ni awọn ibaraẹnisọrọ alagbeka, awọn grids smart, irekọja ọkọ oju-irin, awọn ọkọ agbara titun, ẹrọ itanna olumulo, ati ultraviolet ati buluu -awọn ẹrọ ina alawọ ewe [1].
Orisun aworan: CASA, Zheshang Securities Research Institute
Olusin 1 GaN agbara ẹrọ akoko asekale ati apesile
II GaN ohun elo be ati awọn abuda
GaN jẹ semikondokito bandgap taara kan. Iwọn bandgap ti ọna wurtzite ni iwọn otutu yara jẹ nipa 3.26eV. Awọn ohun elo GaN ni awọn ẹya gara akọkọ mẹta, eyun wurtzite be, sphalerite be ati apata iyo be. Lara wọn, ọna wurtzite jẹ eto gara ti o duro julọ julọ. Nọmba 2 jẹ aworan atọka ti ọna wurtzite hexagonal ti GaN. Ilana wurtzite ti ohun elo GaN jẹ ti igbekalẹ isunmọ hexagonal kan. Ẹyọ ẹyọkan kọọkan ni awọn ọta 12, pẹlu awọn ọta N 6 ati awọn ọta 6 Ga. Atọmu Ga (N) kọọkan n ṣe adehun kan pẹlu awọn ọta N (Ga) mẹrin ti o sunmọ julọ ati pe o tolera ni aṣẹ ABABAB… lẹba [0001] itọsọna [2].
olusin 2 Wurtzite be GaN gara cell aworan atọka
III Awọn sobusitireti ti o wọpọ fun GaN epitaxy
O dabi pe epitaxy isokan lori awọn sobusitireti GaN jẹ yiyan ti o dara julọ fun apọju GaN. Bibẹẹkọ, nitori agbara mnu nla ti GaN, nigbati iwọn otutu ba de aaye yo ti 2500 ℃, titẹ ibajẹ ti o baamu jẹ nipa 4.5GPa. Nigbati titẹ jijẹ ba kere ju titẹ yii, GaN ko yo ṣugbọn decomposes taara. Eyi jẹ ki awọn imọ-ẹrọ igbaradi sobusitireti ti ogbo gẹgẹbi ọna Czochralski ko yẹ fun igbaradi ti awọn sobusitireti gara-ẹyọkan GaN, ṣiṣe awọn sobusitireti GaN nira lati gbejade lọpọlọpọ ati idiyele. Nitoribẹẹ, awọn sobusitireti ti a lo nigbagbogbo ni idagbasoke epitaxial GaN jẹ pataki Si, SiC, sapphire, ati bẹbẹ lọ [3].
Chart 3 GaN ati awọn paramita ti awọn ohun elo sobusitireti ti a lo nigbagbogbo
GaN epitaxy lori oniyebiye
Sapphire ni awọn ohun-ini kemikali iduroṣinṣin, jẹ olowo poku, ati pe o ni idagbasoke giga ti ile-iṣẹ iṣelọpọ iwọn-nla. Nitorinaa, o ti di ọkan ninu akọkọ ati awọn ohun elo sobusitireti ti a lo pupọ julọ ni ẹrọ ẹrọ ẹrọ semikondokito. Gẹgẹbi ọkan ninu awọn sobusitireti ti o wọpọ fun GaN epitaxy, awọn iṣoro akọkọ ti o nilo lati yanju fun awọn sobusitireti sapphire ni:
✔ Nitori aiṣedeede lattice nla laarin sapphire (Al2O3) ati GaN (nipa 15%), iwuwo abawọn ni wiwo laarin Layer epitaxial ati sobusitireti ga pupọ. Lati le dinku awọn ipa buburu rẹ, sobusitireti gbọdọ wa ni itẹriba si iṣaju iṣaju ti o nipọn ṣaaju ilana epitaxy bẹrẹ. Ṣaaju ki o to dagba GaN epitaxy lori awọn sobusitireti oniyebiye, dada sobusitireti gbọdọ wa ni mimọ ni akọkọ lati yọkuro awọn idoti, ibajẹ didan didan, ati bẹbẹ lọ, ati lati gbe awọn igbesẹ ati awọn ẹya dada igbesẹ. Lẹhinna, dada sobusitireti ti nitrided lati yi awọn ohun-ini tutu ti Layer epitaxial pada. Ni ipari, Layer ifipamọ AlN tinrin (nigbagbogbo nipọn 10-100nm) nilo lati wa ni ipamọ sori dada sobusitireti ati fikun ni iwọn otutu kekere lati mura silẹ fun idagbasoke epitaxial ti o kẹhin. Paapaa nitorinaa, iwuwo dislocation ni awọn fiimu GaN epitaxial ti o dagba lori awọn sobusitireti oniyebiye tun ga ju ti awọn fiimu homoepitaxial (nipa 1010cm-2, ni akawe pẹlu iwuwo dislocation pataki odo ni awọn fiimu silikoni homoepitaxial tabi gallium arsenide homoepitaxial films, tabi laarin awọn fiimu 110cm 2). Iwọn abawọn ti o ga julọ dinku gbigbe gbigbe ti ngbe, nitorinaa kikuru igbesi aye ti ngbe kekere ati idinku igbona ina, gbogbo eyiti yoo dinku iṣẹ ẹrọ [4];
✔ Olusọdipúpọ imugboroja gbona ti sapphire tobi ju ti GaN lọ, nitorinaa aapọn biaxial compressive yoo jẹ ipilẹṣẹ ni Layer epitaxial lakoko ilana itutu agbaiye lati iwọn otutu ifisilẹ si iwọn otutu yara. Fun awọn fiimu epitaxial ti o nipọn, aapọn yii le fa fifọ ti fiimu tabi paapaa sobusitireti;
✔ Ti a bawe pẹlu awọn sobusitireti miiran, imudara igbona ti awọn sobusitireti oniyebiye jẹ kekere (nipa 0.25W * cm-1 * K-1 ni 100 ℃), ati pe iṣẹ ifasilẹ ooru ko dara;
✔ Nitori awọn oniwe-ko dara conductivity, oniyebiye sobsitireti ni o wa ko conducive si wọn Integration ati ohun elo pẹlu miiran semikondokito awọn ẹrọ.
Botilẹjẹpe iwuwo abawọn ti awọn Layer epitaxial GaN ti o dagba lori awọn sobusitireti oniyebiye ga, ko dabi pe o dinku iṣẹ ṣiṣe optoelectronic ti GaN ti o da lori awọn LED alawọ buluu, nitorinaa awọn sobsitireti oniyebiye tun jẹ awọn sobusitireti ti o wọpọ fun Awọn LED orisun GaN.
Pẹlu idagbasoke awọn ohun elo tuntun diẹ sii ti awọn ẹrọ GaN gẹgẹbi awọn lasers tabi awọn ẹrọ agbara iwuwo giga miiran, awọn abawọn inherent ti awọn sobusitireti sapphire ti di aropin lori ohun elo wọn. Ni afikun, pẹlu idagbasoke ti imọ-ẹrọ idagbasoke sobusitireti SiC, idinku idiyele ati idagbasoke ti imọ-ẹrọ epitaxial GaN lori awọn sobusitireti Si, iwadii diẹ sii lori dagba awọn fẹlẹfẹlẹ GaN epitaxial lori awọn sobusitireti sapphire ti ṣafihan aṣa itutu agbaiye diẹdiẹ.
GaN epitaxy lori SiC
Ti a ṣe afiwe pẹlu oniyebiye, awọn sobusitireti SiC (4H- ati 6H-crystals) ni aiṣedeede lattice kekere kan pẹlu awọn fẹlẹfẹlẹ GaN epitaxial (3.1%, deede si [0001] awọn fiimu epitaxial ti o ni ila-oorun), adaṣe igbona giga (nipa 3.8W * cm-1 * K). -1), bbl Ni afikun, ifarakanra ti awọn sobusitireti SiC tun ngbanilaaye awọn olubasọrọ itanna lati ṣe lori ẹhin sobusitireti, eyiti o ṣe iranlọwọ lati jẹ ki eto ẹrọ rọrun. Wiwa ti awọn anfani wọnyi ti fa awọn oniwadi siwaju ati siwaju sii lati ṣiṣẹ lori apọju GaN lori awọn sobusitireti carbide silikoni.
Bibẹẹkọ, ṣiṣẹ taara lori awọn sobusitireti SiC lati yago fun idagbasoke awọn epilayers GaN tun dojukọ lẹsẹsẹ awọn aila-nfani, pẹlu atẹle naa:
✔ Imudaju oju ti awọn sobusitireti SiC jẹ ga julọ ju ti awọn sobusitireti oniyebiye (sapphire roughness 0.1nm RMS, SiC roughness 1nm RMS), awọn sobusitireti SiC ni lile lile ati iṣẹ ṣiṣe ti ko dara, ati ailara ati ibajẹ polishing iṣẹku tun jẹ ọkan ninu awọn awọn orisun ti abawọn ninu GaN epilayers.
✔ Awọn iwuwo dislocation skru ti awọn sobusitireti SiC jẹ giga (iwuwo dislocation 103-104cm-2), skru dislocations le tan kaakiri si epilayer GaN ati dinku iṣẹ ẹrọ;
✔ Eto atomiki lori dada sobusitireti nfa dida awọn abawọn akopọ (BSFs) ninu apọju GaN. Fun Epitaxial GaN lori awọn sobusitireti SiC, ọpọlọpọ awọn aṣẹ eto eto atomiki ṣee ṣe lori sobusitireti, ti o mu abajade aiṣedeede aiṣedeede atomiki ibẹrẹ akọkọ ti Layer GaN epitaxial lori rẹ, eyiti o ni itara si awọn abawọn akopọ. Awọn abawọn akopọ (SFs) ṣafihan awọn aaye ina mọnamọna ti a ṣe sinu lẹgbẹẹ c-axis, ti o yori si awọn iṣoro bii jijo ti awọn ẹrọ iyapa ti ngbe ọkọ ofurufu;
✔ Imugboroosi igbona ti sobusitireti SiC kere ju ti AlN ati GaN, eyiti o fa ikojọpọ aapọn igbona laarin Layer epitaxial ati sobusitireti lakoko ilana itutu agbaiye. Waltereit ati Brand sọ asọtẹlẹ ti o da lori awọn abajade iwadii wọn pe iṣoro yii le dinku tabi yanju nipasẹ didagba awọn ipele epitaxial GaN lori awọn tinrin, awọn ipele iparun AlN ti o ni iṣọkan;
✔ Awọn isoro ti ko dara wettability ti Ga awọn ọta. Nigbati o ba n dagba awọn ipele GaN epitaxial taara lori oju SiC, nitori ailagbara ti ko dara laarin awọn ọta meji, GaN jẹ itara si idagbasoke erekusu 3D lori dada sobusitireti. Iṣafihan Layer ifipamọ jẹ ojutu ti o wọpọ julọ ti a lo lati mu didara awọn ohun elo epitaxial dara si ni Epitaxy GaN. Ṣiṣafihan AlN tabi AlxGa1-xN Layer ifipamọ le ṣe imunadoko imudara wettability ti dada SiC ati jẹ ki Layer epitaxial GaN dagba ni awọn iwọn meji. Ni afikun, o tun le ṣe atunṣe aapọn ati ṣe idiwọ awọn abawọn sobusitireti lati faagun si epitaxy GaN;
✔ Imọ-ẹrọ igbaradi ti awọn sobusitireti SiC ko dagba, idiyele sobusitireti jẹ giga, ati pe awọn olupese diẹ wa ati ipese kekere.
Iwadi Torres et al.'s fihan pe etching SiC sobusitireti pẹlu H2 ni iwọn otutu giga (1600 ° C) ṣaaju ki epitaxy le ṣe agbekalẹ ilana igbesẹ ti a paṣẹ diẹ sii lori dada sobusitireti, nitorinaa gbigba didara didara AlN epitaxial fiimu ju nigbati o taara taara. po lori atilẹba sobusitireti dada. Xie ati awọn iwadi egbe re tun fihan wipe etching pretreatment ti awọn ohun alumọni carbide sobusitireti le significantly mu awọn dada mofoloji ati gara ti awọn GaN epitaxial Layer. Smith et al. ri wipe threading dislocations ti o ti ipilẹṣẹ lati sobusitireti / saarin Layer ati saarin Layer / epitaxial Layer atọkun wa ni jẹmọ si flatness ti awọn sobusitireti [5].
Ṣe nọmba 4 morphology TEM ti awọn apẹẹrẹ Layer epitaxial GaN ti o dagba lori sobusitireti 6H-SiC (0001) labẹ awọn ipo itọju oju oriṣiriṣi (a) mimọ kemikali; (b) kemikali ninu + itọju pilasima hydrogen; (c) mimọ kemikali + itọju pilasima hydrogen + 1300 ℃ itọju ooru hydrogen fun iṣẹju 30
GaN epitaxy lori Si
Ti a ṣe afiwe pẹlu ohun alumọni carbide, oniyebiye ati awọn sobusitireti miiran, ilana igbaradi sobusitireti ohun alumọni ti dagba, ati pe o le pese iduroṣinṣin ti awọn sobsitireti titobi nla pẹlu iṣẹ idiyele giga. Ni akoko kanna, imudara igbona ati ina elekitiriki dara, ati ilana ẹrọ itanna Si ti dagba. O ṣeeṣe ti iṣakojọpọ awọn ẹrọ GaN optoelectronic pipe pẹlu awọn ẹrọ itanna Si ni ọjọ iwaju tun jẹ ki idagba GaN epitaxy lori ohun alumọni wuni pupọ.
Bibẹẹkọ, nitori iyatọ nla ninu awọn iduro lattice laarin Si sobusitireti ati ohun elo GaN, apọju oriṣiriṣi ti GaN lori sobusitireti Si jẹ aṣoju aiṣedeede nla ti apọju, ati pe o tun nilo lati koju ọpọlọpọ awọn iṣoro:
✔ Dada ni wiwo agbara isoro. Nigbati GaN ba dagba lori sobusitireti Si kan, dada ti sobusitireti Si yoo kọkọ jẹ nitrided lati ṣe fẹlẹfẹlẹ kan silikoni nitride amorphous ti ko ni itara si iparun ati idagbasoke ti GaN iwuwo giga. Ni afikun, Si dada yoo akọkọ kan si Ga, eyi ti yoo ba awọn dada ti awọn Si sobusitireti. Ni awọn iwọn otutu ti o ga, jijẹ ti Si dada yoo tan kaakiri sinu Layer epitaxial GaN lati ṣe awọn aaye ohun alumọni dudu.
✔ Aiṣedeede lattice nigbagbogbo laarin GaN ati Si jẹ nla (~ 17%), eyi ti yoo yorisi dida awọn dislocations threading ti o ga julọ ati dinku didara ti Layer epitaxial;
✔ Ti a bawe pẹlu Si, GaN ni olùsọdipúpọ imugboroja igbona ti o tobi ju (Imugboroosi imugboroja igbona ti GaN jẹ nipa 5.6 × 10-6K-1, Si's thermal imugboroosi olùsọdipúpọ jẹ nipa 2.6 × 10-6K-1), ati awọn dojuijako le jẹ ipilẹṣẹ ninu GaN Layer epitaxial nigba itutu ti iwọn otutu epitaxial si iwọn otutu yara;
✔ Si fesi pẹlu NH3 ni awọn iwọn otutu giga lati dagba polycrystalline SiNx. AlN ko le ṣe agbekalẹ aarin iṣalaye ni yiyan lori polycrystalline SiNx, eyiti o yori si iṣalaye aiṣedeede ti Layer GaN ti o dagba ti o tẹle ati nọmba ti o ga julọ ti awọn abawọn, ti o yọrisi didara gara ko dara ti Layer epitaxial GaN, ati paapaa iṣoro ni dida kan-crystalline kan GaN epitaxial Layer [6].
Lati le yanju iṣoro ti aiṣedeede lattice nla, awọn oniwadi ti gbiyanju lati ṣafihan awọn ohun elo bii AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, ati SiC gẹgẹbi awọn fẹlẹfẹlẹ ifipamọ lori awọn sobusitireti Si. Lati yago fun dida polycrystalline SiNx ati dinku awọn ipa buburu rẹ lori didara gara ti awọn ohun elo GaN / AlN / Si (111), TMAl nigbagbogbo nilo lati ṣafihan fun akoko kan ṣaaju idagbasoke epitaxial ti Layer buffer AlN lati ṣe idiwọ NH3 lati fesi pẹlu Si dada ti o han lati dagba SiNx. Ni afikun, awọn imọ-ẹrọ epitaxial gẹgẹbi imọ-ẹrọ sobusitireti apẹrẹ le ṣee lo lati mu didara Layer epitaxial dara si. Idagbasoke ti awọn imọ-ẹrọ wọnyi ṣe iranlọwọ lati dẹkun idasile ti SiNx ni wiwo epitaxial, ṣe igbelaruge idagbasoke iwọn-meji ti GaN epitaxial Layer, ati ilọsiwaju didara idagbasoke ti Layer epitaxial. Ni afikun, a ṣe agbekalẹ Layer buffer AlN lati sanpada fun aapọn fifẹ ti o ṣẹlẹ nipasẹ iyatọ ninu awọn alafodipalẹ imugboroja gbona lati yago fun awọn dojuijako ninu Layer epitaxial GaN lori sobusitireti ohun alumọni. Iwadi Krost fihan pe ibaramu rere wa laarin sisanra ti Layer buffer AlN ati idinku ninu igara. Nigbati sisanra Layer fafa ba de 12nm, Layer epitaxial ti o nipọn ju 6μm le dagba lori sobusitireti ohun alumọni nipasẹ ero idagbasoke ti o yẹ laisi fifọ Layer epitaxial.
Lẹhin awọn igbiyanju igba pipẹ nipasẹ awọn oniwadi, didara awọn ipele GaN epitaxial ti o dagba lori awọn sobusitireti ohun alumọni ti ni ilọsiwaju ni pataki, ati awọn ẹrọ bii awọn transistors ipa aaye, awọn aṣawari ultraviolet idena Schottky, Awọn LED alawọ-bulu ati awọn laser ultraviolet ti ni ilọsiwaju pataki.
Ni akojọpọ, niwọn igba ti awọn sobusitireti epitaxial GaN ti o wọpọ jẹ gbogbo awọn apọju orisirisi, gbogbo wọn koju awọn iṣoro ti o wọpọ gẹgẹbi aiṣedeede lattice ati awọn iyatọ nla ninu awọn alafidipọ igbona igbona si awọn iwọn oriṣiriṣi. Awọn sobusitireti Epitaxial GaN isokan jẹ opin nipasẹ idagbasoke ti imọ-ẹrọ, ati pe awọn sobusitireti ko ti ṣe iṣelọpọ pupọ. Iye owo iṣelọpọ jẹ giga, iwọn sobusitireti jẹ kekere, ati pe didara sobusitireti ko bojumu. Idagbasoke ti titun GaN epitaxial sobsitireti ati awọn ilọsiwaju ti epitaxial didara jẹ ṣi ọkan ninu awọn pataki ifosiwewe idilọwọ awọn siwaju idagbasoke ti GaN epitaxial ile ise.
IV. Awọn ọna ti o wọpọ fun GaN epitaxy
MOCVD (igbesisọ oru kẹmika)
O dabi pe epitaxy isokan lori awọn sobusitireti GaN jẹ yiyan ti o dara julọ fun apọju GaN. Bibẹẹkọ, niwọn bi awọn iṣaju ti idasile oru kẹmika jẹ trimethylgallium ati amonia, ati gaasi ti ngbe jẹ hydrogen, iwọn otutu idagbasoke MOCVD aṣoju jẹ nipa 1000-1100℃, ati pe oṣuwọn idagba ti MOCVD jẹ nipa awọn microns diẹ fun wakati kan. O le gbe awọn atọkun ga ni ipele atomiki, eyiti o dara pupọ fun idagbasoke heterojunctions, awọn kanga kuatomu, superlatices ati awọn ẹya miiran. Iwọn idagbasoke iyara rẹ, iṣọkan ti o dara, ati ibamu fun agbegbe nla ati idagbasoke nkan pupọ ni a lo nigbagbogbo ni iṣelọpọ ile-iṣẹ.
MBE (molecular tan epitaxy)
Ninu epitaxy tan ina molikula, Ga nlo orisun ipilẹ, ati nitrogen ti nṣiṣe lọwọ jẹ gba lati nitrogen nipasẹ pilasima RF. Ti a ṣe afiwe pẹlu ọna MOCVD, iwọn otutu idagbasoke MBE jẹ nipa 350-400℃ isalẹ. Iwọn otutu idagbasoke kekere le yago fun idoti kan ti o le fa nipasẹ awọn agbegbe iwọn otutu giga. Eto MBE n ṣiṣẹ labẹ igbale giga-giga, eyiti o fun laaye laaye lati ṣepọ awọn ọna wiwa ni ipo diẹ sii. Ni akoko kanna, oṣuwọn idagbasoke rẹ ati agbara iṣelọpọ ko le ṣe afiwe pẹlu MOCVD, ati pe o lo diẹ sii ninu iwadii imọ-jinlẹ [7].
olusin 5 (a) Eiko-MBE sikematiki (b) MBE akọkọ lenu iyẹwu sikematiki
Ọna HVPE (apitaxy alakoso oru hydride)
Awọn ipilẹṣẹ ti ọna epitaxy alakoso vapor hydride jẹ GaCl3 ati NH3. Detchprohm et al. lo ọna yii lati dagba gaN epitaxial Layer awọn ọgọọgọrun ti microns nipọn lori oju sobusitireti oniyebiye kan. Ninu adanwo wọn, ipele ti ZnO ti dagba laarin sobusitireti oniyebiye ati Layer epitaxial bi Layer ifipamọ, ati peeli ti epitaxial ti yọ kuro lati inu dada sobusitireti. Ti a bawe pẹlu MOCVD ati MBE, ẹya akọkọ ti ọna HVPE jẹ iwọn idagba giga rẹ, eyiti o dara fun iṣelọpọ awọn ipele ti o nipọn ati awọn ohun elo olopobobo. Sibẹsibẹ, nigbati sisanra ti epitaxial Layer kọja 20μm, Layer epitaxial ti a ṣe nipasẹ ọna yii jẹ itara si awọn dojuijako.
Akira USUI ṣafihan imọ-ẹrọ sobusitireti apẹrẹ ti o da lori ọna yii. Wọn kọkọ dagba tinrin 1-1.5μm nipọn GaN epitaxial Layer lori oniyebiye oniyebiye ni lilo ọna MOCVD. Layer epitaxial ni 20nm nipọn GaN ti o nipọn Layer ti o dagba labẹ awọn ipo iwọn otutu kekere ati Layer GaN ti o dagba labẹ awọn ipo iwọn otutu giga. Lẹhinna, ni 430 ℃, Layer ti SiO2 ti wa lori oju ti Layer epitaxial, ati pe a ṣe awọn ila window lori fiimu SiO2 nipasẹ fọtolithography. Aaye adikala naa jẹ 7μm ati iwọn iboju-boju naa wa lati 1μm si 4μm. Lẹhin ilọsiwaju yii, wọn gba Layer epitaxial GaN lori sobusitireti oniyebiye oniyebiye 2-inch kan ti ko ni kiraki ati bi didan bi digi paapaa nigbati sisanra pọ si awọn mewa tabi paapaa awọn ọgọọgọrun microns. A dinku iwuwo abawọn lati 109-1010cm-2 ti ọna HVPE ti aṣa si iwọn 6 × 107cm-2. Wọn tun tọka si ninu idanwo naa pe nigbati iwọn idagba ba kọja 75μm/h, oju ayẹwo yoo di inira[8].
olusin 6 Sikematiki sobusitireti ayaworan
V. Lakotan ati Outlook
Awọn ohun elo GaN bẹrẹ si farahan ni ọdun 2014 nigbati LED ina buluu gba Aami-ẹri Nobel ni Fisiksi ni ọdun yẹn, o si wọ inu aaye ti gbogbo eniyan ti awọn ohun elo gbigba agbara ni iyara ni aaye ẹrọ itanna olumulo. Ni otitọ, awọn ohun elo ninu awọn amplifiers agbara ati awọn ẹrọ RF ti a lo ni awọn ibudo ipilẹ 5G ti ọpọlọpọ eniyan ko le rii tun ti farahan ni idakẹjẹ. Ni awọn ọdun aipẹ, aṣeyọri ti awọn ẹrọ agbara-ọkọ ayọkẹlẹ ti orisun GaN ni a nireti lati ṣii awọn aaye idagbasoke tuntun fun ọja ohun elo ohun elo GaN.
Ibeere ọja nla yoo dajudaju ṣe agbega idagbasoke ti awọn ile-iṣẹ ti o ni ibatan GaN ati imọ-ẹrọ. Pẹlu idagbasoke ati ilọsiwaju ti pq ile-iṣẹ ti o ni ibatan GaN, awọn iṣoro ti o dojukọ nipasẹ imọ-ẹrọ epitaxial GaN lọwọlọwọ yoo ni ilọsiwaju tabi bori. Ni ọjọ iwaju, awọn eniyan yoo dajudaju dagbasoke awọn imọ-ẹrọ epitaxial tuntun diẹ sii ati awọn aṣayan sobusitireti ti o dara julọ. Ni akoko yẹn, eniyan yoo ni anfani lati yan imọ-ẹrọ iwadii itagbangba ti o dara julọ ati sobusitireti fun awọn oju iṣẹlẹ ohun elo oriṣiriṣi ni ibamu si awọn abuda ti awọn oju iṣẹlẹ ohun elo, ati gbejade awọn ọja isọdi ifigagbaga julọ.
Akoko ifiweranṣẹ: Jun-28-2024