GaN кристалының өсу әдісі

Үлкен өлшемді GaN монокристалды субстраттарды өндіру кезінде HVPE қазіргі уақытта коммерцияландыру үшін ең жақсы таңдау болып табылады. Дегенмен, өсірілген GaN-тің кері тасымалдаушы концентрациясын дәл бақылау мүмкін емес. MOCVD қазіргі уақытта ең жетілген өсу әдісі болып табылады, бірақ ол қымбат шикізат сияқты қиындықтарға тап болады. Өсірудің аммонотермиялық әдісіGaNтұрақты және теңгерімді өсу мен жоғары кристалдық сапаны ұсынады, бірақ оның өсу қарқыны кең ауқымды коммерциялық өсу үшін тым баяу. Еріткіш әдіс нуклеация процесін дәл басқара алмайды, бірақ оның дислокация тығыздығы төмен және болашақ даму үшін үлкен әлеуеті бар. Атом қабатын тұндыру және магнетронды шашырату сияқты басқа әдістердің де өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар.

HVPE әдісі

HVPE гидридті бу фазасының эпитаксисі деп аталады. Оның жылдам өсу қарқыны мен үлкен өлшемді кристалдардың артықшылықтары бар. Бұл қазіргі үдерістегі ең жетілген технологиялардың бірі ғана емес, сонымен қатар коммерциялық қамтамасыз етудің негізгі әдісіGaN монокристалды субстраттар. 1992 жылы Detchprohm және т.б. алғаш рет GaN жұқа қабықшаларын (400 нм) өсіру үшін HVPE қолданды және HVPE әдісі кеңінен назар аударды.

Біріншіден, бастапқы аймақта HCl газы галий көзін (GaCl3) генерациялау үшін сұйық Ga-мен әрекеттеседі және өнім N2 және H2-мен бірге тұндыру аймағына тасымалданады. Тұндыру аймағында Ga көзі мен N көзі (газ тәрізді NH3) температура 1000 °C-қа жеткенде GaN (қатты) генерациялау үшін әрекеттеседі. Әдетте, GaN өсу жылдамдығына әсер ететін факторлар HCl газы және NH3 болып табылады. Қазіргі уақытта тұрақты өсу мақсатыGaNHVPE жабдығын жақсарту және оңтайландыру және өсу жағдайларын жақсарту арқылы қол жеткізуге болады.

HVPE әдісі жетілген және жылдам өсу қарқынына ие, бірақ өсірілген кристалдардың төмен сапалы шығымдылығының және өнімнің нашар консистенциясының кемшіліктері бар. Техникалық себептерге байланысты нарықтағы компаниялар әдетте гетероэпитаксиалды өсуді қабылдайды. Гетероэпитаксиалды өсу, әдетте, термиялық ыдырау, лазерді көтеру немесе сапфирде немесе Si үстінде өскеннен кейін химиялық өңдеу сияқты бөлу технологиясын пайдаланып GaN бір кристалды субстратқа бөлу арқылы жүзеге асырылады.

MOCVD әдісі

MOCVD металдық органикалық қосылыс буының тұндыру деп аталады. Оның тұрақты өсу қарқыны және кең ауқымды өндіріске жарамды өсу сапасының артықшылықтары бар. Бұл қазіргі уақытта ең жетілген технология және өндірісте кеңінен қолданылатын технологиялардың біріне айналды. MOCVD алғаш рет 1960 жылдары Маннацевит ғалымдары ұсынған. 1980 жылдары технология жетілген және жетілген.

-ның өсуіGaNMOCVD-дегі монокристалды материалдар негізінен галий көзі ретінде триметилгалийді (TMGa) немесе триэтилгалийді (TEGa) пайдаланады. Екеуі де бөлме температурасында сұйық. Балқу температурасы сияқты факторларды ескере отырып, қазіргі нарықтың көпшілігі галлий көзі ретінде TMGa, реакциялық газ ретінде NH3 және тасымалдаушы газ ретінде жоғары таза N2 пайдаланады. Жоғары температура (600~1300 ℃) жағдайында жұқа қабат GaN сапфир субстраттарында сәтті дайындалады.

Өсіруге арналған MOCVD әдісіGaNтамаша өнім сапасына, қысқа өсу цикліне және жоғары өнімділікке ие, бірақ оның қымбат шикізаттың кемшіліктері және реакция процесін дәл бақылау қажеттілігі бар.