GaN kristalų augimo metodas

Gaminant didelio dydžio GaN monokristalinius substratus, HVPE šiuo metu yra geriausias komercializavimo pasirinkimas. Tačiau užaugusio GaN užpakalinės nešiklio koncentracijos negalima tiksliai kontroliuoti. MOCVD šiuo metu yra brandžiausias augimo metodas, tačiau jis susiduria su tokiais iššūkiais kaip brangios žaliavos. Amonoterminis auginimo būdasGaNsiūlo stabilų ir subalansuotą augimą ir aukštą kristalų kokybę, tačiau jo augimo tempas yra per lėtas didelio masto komerciniam augimui. Tirpiklio metodas negali tiksliai kontroliuoti branduolio susidarymo proceso, tačiau jis turi mažą dislokacijos tankį ir didelį ateities plėtros potencialą. Kiti metodai, tokie kaip atominio sluoksnio nusodinimas ir magnetroninis purškimas, taip pat turi savų privalumų ir trūkumų.

HVPE metodas

HVPE vadinamas hidrido garų fazės epitaksija. Jis turi greito augimo greičio ir didelio dydžio kristalų privalumus. Tai ne tik viena brandžiausių technologijų dabartiniame procese, bet ir pagrindinis komercinio tiekimo būdasGaN monokristaliniai substratai. 1992 m. Detchprohm ir kt. pirmą kartą naudojo HVPE GaN plonoms plėvelėms (400 nm) auginti, o HVPE metodas sulaukė didelio dėmesio.

Pirma, šaltinio srityje HCl dujos reaguoja su skystu Ga ir susidaro galio šaltinis (GaCl3), o produktas kartu su N2 ir H2 transportuojamas į nusodinimo vietą. Nusėdimo zonoje Ga šaltinis ir N šaltinis (dujinis NH3) reaguoja, kad susidarytų GaN (kietas), kai temperatūra pasiekia 1000 °C. Paprastai veiksniai, turintys įtakos GaN augimo greičiui, yra HCl dujos ir NH3. Šiais laikais tikslas yra stabilus augimasGaNgalima pasiekti tobulinant ir optimizuojant HVPE įrangą bei gerinant augimo sąlygas.

HVPE metodas yra brandus ir turi greitą augimo tempą, tačiau jo trūkumai yra žemos kokybės išaugintų kristalų išeiga ir prasta produkto konsistencija. Dėl techninių priežasčių rinkoje esančios įmonės dažniausiai taiko heteroepitaksinį augimą. Heteroepitaksinis augimas paprastai atliekamas atskiriant GaN į vieno kristalo substratą, naudojant atskyrimo technologiją, pvz., terminį skaidymą, lazerinį pakėlimą arba cheminį ėsdinimą po auginimo ant safyro ar Si.

MOCVD metodas

MOCVD vadinamas metalo organinių junginių nusodinimu garais. Jis turi stabilaus augimo greičio ir geros augimo kokybės privalumus, tinkamas didelio masto gamybai. Tai šiuo metu brandžiausia technologija ir tapo viena plačiausiai naudojamų technologijų gamyboje. MOCVD pirmą kartą pasiūlė Mannacevit mokslininkai septintajame dešimtmetyje. Devintajame dešimtmetyje technologija tapo brandi ir tobula.

AugimasGaNMOCVD monokristalinėse medžiagose kaip galio šaltinis daugiausia naudojamas trimetilgalas (TMGa) arba trietilgalas (TEGa). Abu yra skysti kambario temperatūroje. Atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip lydymosi temperatūra, dauguma dabartinės rinkos naudoja TMGa kaip galio šaltinį, NH3 kaip reakcijos dujas ir didelio grynumo N2 kaip nešančias dujas. Aukštos temperatūros (600–1300 ℃) sąlygomis plonasluoksnis GaN sėkmingai paruošiamas ant safyro pagrindo.

MOCVD metodas auginimuiGaNpasižymi puikia produkto kokybe, trumpu augimo ciklu ir dideliu derlingumu, tačiau turi brangių žaliavų trūkumų ir būtinybę tiksliai kontroliuoti reakcijos procesą.