Metoda de creștere a cristalelor GaN

Atunci când se produc substraturi cu un singur cristal GaN de dimensiuni mari, HVPE este în prezent cea mai bună alegere pentru comercializare. Cu toate acestea, concentrația de purtător din spate a GaN crescut nu poate fi controlată cu precizie. MOCVD este cea mai matură metodă de creștere în prezent, dar se confruntă cu provocări precum materiile prime scumpe. Metoda amonotermă de cultivareGaNoferă o creștere stabilă și echilibrată și o calitate ridicată a cristalului, dar rata de creștere este prea lentă pentru creșterea comercială la scară largă. Metoda solventului nu poate controla cu precizie procesul de nucleare, dar are o densitate scăzută de dislocare și un potențial mare de dezvoltare viitoare. Alte metode, cum ar fi depunerea stratului atomic și pulverizarea cu magnetron, au, de asemenea, propriile avantaje și dezavantaje.

Metoda HVPE

HVPE se numește Hydride Vapor Phase Epitaxy. Are avantajele unei rate rapide de creștere și cristale de dimensiuni mari. Nu este doar una dintre cele mai mature tehnologii din procesul actual, ci și principala metodă de furnizare comercialăsubstraturi de un singur cristal GaN. În 1992, Detchprohm et al. a folosit pentru prima dată HVPE pentru a crește pelicule subțiri de GaN (400 nm), iar metoda HVPE a primit o atenție pe scară largă.

În primul rând, în zona sursei, HCl gazos reacționează cu Ga lichid pentru a genera sursa de galiu (GaCl3), iar produsul este transportat în zona de depunere împreună cu N2 și H2. În zona de depunere, sursa de Ga și sursa de azot (NH3 gazos) reacționează pentru a genera GaN (solid) când temperatura atinge 1000 °C. În general, factorii care afectează rata de creștere a GaN sunt HCl gazos și NH3. În zilele noastre, scopul creșterii stabile aGaNpoate fi realizat prin îmbunătățirea și optimizarea echipamentelor HVPE și îmbunătățirea condițiilor de creștere.

Metoda HVPE este matură și are o rată de creștere rapidă, dar are dezavantajele randamentului de calitate scăzută a cristalelor cultivate și consistența slabă a produsului. Din motive tehnice, companiile de pe piață adoptă în general creșterea heteroepitaxială. Creșterea heteroepitaxială se realizează, în general, prin separarea GaN într-un singur substrat de cristal, utilizând tehnologia de separare, cum ar fi descompunerea termică, ridicarea laserului sau gravarea chimică după creșterea pe safir sau Si.

Metoda MOCVD

MOCVD se numește depunere de vapori de compus organic metalic. Are avantajele unei rate de creștere stabile și a unei calități bune de creștere, potrivită pentru producția la scară largă. Este cea mai matură tehnologie în prezent și a devenit una dintre cele mai utilizate tehnologii în producție. MOCVD a fost propus pentru prima dată de oamenii de știință Mannacevit în anii 1960. În anii 1980, tehnologia a devenit matură și perfectă.

Creșterea deGaNMaterialele monocristaline din MOCVD utilizează în principal trimetilgaliu (TMGa) sau trietilgaliu (TEGa) ca sursă de galiu. Ambele sunt lichide la temperatura camerei. Luând în considerare factori precum punctul de topire, cea mai mare parte a pieței actuale folosește TMGa ca sursă de galiu, NH3 ca gaz de reacție și N2 de înaltă puritate ca gaz purtător. În condiții de temperatură ridicată (600 ~ 1300 ℃), GaN în strat subțire este preparat cu succes pe substraturi de safir.

Metoda de cultivare MOCVDGaNare o calitate excelentă a produsului, un ciclu scurt de creștere și un randament ridicat, dar are dezavantajele materiilor prime scumpe și necesitatea controlului precis al procesului de reacție.