Δυσκολίες στην προετοιμασία του GaN

Ως υλικό ημιαγωγών τρίτης γενιάς, το νιτρίδιο του γαλλίου συγκρίνεται συχνά μεΚαρβίδιο του πυριτίου. Το νιτρίδιο του γαλλίου εξακολουθεί να επιδεικνύει την ανωτερότητά του με το μεγάλο διάκενο ζώνης, την υψηλή τάση διάσπασης, την υψηλή θερμική αγωγιμότητα, την υψηλή ταχύτητα μετατόπισης κορεσμένων ηλεκτρονίων και την ισχυρή αντίσταση στην ακτινοβολία. Αλλά είναι αναμφισβήτητο ότι, όπως το καρβίδιο του πυριτίου, το νιτρίδιο του γάλλιου έχει επίσης διάφορες τεχνικές δυσκολίες.

Πρόβλημα υλικού υποστρώματος

Ο βαθμός αντιστοίχισης μεταξύ του υποστρώματος και του πλέγματος μεμβράνης επηρεάζει την ποιότητα του φιλμ GaN. Επί του παρόντος, το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο υπόστρωμα είναι το ζαφείρι (Al2O3). Αυτός ο τύπος υλικού χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της απλής προετοιμασίας, της χαμηλής τιμής, της καλής θερμικής σταθερότητας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καλλιέργεια φιλμ μεγάλου μεγέθους. Ωστόσο, λόγω της μεγάλης διαφοράς στη σταθερά του πλέγματος και στον γραμμικό συντελεστή διαστολής από το νιτρίδιο του γαλλίου, το παρασκευασμένο φιλμ νιτριδίου του γαλλίου μπορεί να έχει ελαττώματα όπως ρωγμές. Από την άλλη πλευρά, δεδομένου ότι ο μονοκρύσταλλος του υποστρώματος δεν έχει λυθεί, η πυκνότητα του ετεροεπιταξιακού ελαττώματος είναι αρκετά υψηλή και η πολικότητα του νιτριδίου του γαλλίου είναι πολύ μεγάλη, είναι δύσκολο να επιτευχθεί μια καλή ωμική επαφή μετάλλου-ημιαγωγού μέσω υψηλού ντόπινγκ. η διαδικασία κατασκευής είναι πιο περίπλοκη.

Προβλήματα προετοιμασίας φιλμ νιτριδίου του γαλλίου

Οι κύριες παραδοσιακές μέθοδοι για την παρασκευή λεπτών μεμβρανών GaN είναι η MOCVD (απόθεση οργανικού ατμού μετάλλου), η MBE (επιταξία μοριακής δέσμης) και η HVPE (επιταξία σε φάση ατμού υδριδίου). Μεταξύ αυτών, η μέθοδος MOCVD έχει μεγάλη απόδοση και σύντομο κύκλο ανάπτυξης, ο οποίος είναι κατάλληλος για μαζική παραγωγή, αλλά απαιτείται ανόπτηση μετά την ανάπτυξη και το φιλμ που προκύπτει μπορεί να έχει ρωγμές, οι οποίες θα επηρεάσουν την ποιότητα του προϊόντος. η μέθοδος MBE μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για την παρασκευή μικρής ποσότητας φιλμ GaN κάθε φορά και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Οι κρύσταλλοι GaN που παράγονται με τη μέθοδο HVPE είναι καλύτερης ποιότητας και αναπτύσσονται ταχύτερα σε υψηλότερες θερμοκρασίες, αλλά η αντίδραση σε υψηλή θερμοκρασία έχει σχετικά υψηλές απαιτήσεις για εξοπλισμό παραγωγής, κόστος παραγωγής και τεχνολογία.