Dificultăți în pregătirea GaN

Ca material semiconductor de a treia generație, nitrura de galiu este adesea comparată cuCarbură de siliciu. Nitrura de galiu își demonstrează în continuare superioritatea cu bandgap mare, tensiune mare de rupere, conductivitate termică ridicată, viteză mare de deplasare a electronilor saturati și rezistență puternică la radiații. Dar este de netăgăduit că, ca și carbura de siliciu, nitrura de galiu are și diverse dificultăți tehnice.

Problema materialului de substrat

Gradul de potrivire dintre substrat și rețeaua filmului afectează calitatea filmului GaN. În prezent, cel mai des folosit substrat este safirul (Al2O3). Acest tip de material este utilizat pe scară largă datorită preparării sale simple, prețului scăzut, stabilității termice bune și poate fi folosit pentru a crește filme de dimensiuni mari. Cu toate acestea, datorită diferenței mari în constanta rețelei și a coeficientului de expansiune liniar față de nitrura de galiu, pelicula de nitrură de galiu preparată poate avea defecte, cum ar fi fisuri. Pe de altă parte, deoarece monocristalul substratului nu a fost rezolvat, densitatea defectului heteroepitaxial este destul de mare, iar polaritatea nitrurii de galiu este prea mare, este dificil să se obțină un bun contact ohmic metal-semiconductor prin dopaj ridicat, deci procesul de fabricație este mai complicat.

Probleme de preparare a peliculei cu nitrură de galiu

Principalele metode tradiționale de preparare a filmelor subțiri de GaN sunt MOCVD (depunere în vapori organici metalici), MBE (epitaxia fasciculului molecular) și HVPE (epitaxia în fază de vapori de hidrură). Printre acestea, metoda MOCVD are o producție mare și un ciclu de creștere scurt, care este potrivit pentru producția de masă, dar recoacere este necesară după creștere, iar filmul rezultat poate avea fisuri, ceea ce va afecta calitatea produsului; metoda MBE poate fi folosită doar pentru a pregăti o cantitate mică de film GaN la un moment dat și nu poate fi utilizată pentru producția la scară largă; cristalele GaN generate prin metoda HVPE sunt de o calitate mai bună și cresc mai repede la temperaturi mai ridicate, dar reacția la temperatură înaltă are cerințe relativ mari pentru echipamente de producție, costuri de producție și tehnologie.