Conas a chuidíonn sraitheanna eipitacsacha le feistí leathsheoltóra?

Bunús an ainm vaiféar epitaxial

Ar dtús, déanaimis coincheap beag a chur i láthair go coitianta: tá dhá phríomhnasc san áireamh i hullmhú na vaiféar: ullmhú foshraithe agus próiseas eipitacsach. Is vaiféar é an foshraith atá déanta as ábhar criostail aonair leathsheoltóra. Is féidir leis an foshraith dul isteach go díreach sa phróiseas monaraíochta vaiféar chun feistí leathsheoltóra a tháirgeadh, nó is féidir é a phróiseáil trí phróisis eipitacsacha chun vaiféir eipitacsacha a tháirgeadh. Tagraíonn eipitacs don phróiseas ina bhfásann sraith nua criostail aonair ar foshraith criostail aonair atá próiseáilte go cúramach trí ghearradh, meilt, snasú, srl. Is féidir leis an gcriostal aonair nua a bheith den ábhar céanna leis an foshraith, nó is féidir leis a bheith ina ábhar difriúil (aonchineálach) (eipitacs nó heitreaipeitacs). Ós rud é go síneann agus go bhfásann an ciseal criostail aonair nua de réir chéim chriostail an tsubstráit, tugtar ciseal eipitacsach air (is gnách go mbíonn an tiús cúpla miocrón, ag glacadh sileacain mar shampla: is é brí fáis eipitacsach sileacain ná ar shubstráit criostail aonair sileacain le treoshuíomh criostail áirithe. Fásann ciseal criostail le sláine mhaith struchtúir laitíse agus friotaíocht agus tiús difriúil leis an treoshuíomh criostail céanna leis an tsubstráit), agus tugtar sceallóg eipitacsach ar an tsubstráit leis an gciseal eipitacsach (sceallóg eipitacsach = ciseal eipitacsach + tsubstráit). Nuair a dhéantar an fheiste ar an gciseal eipitacsach, tugtar eipitacsacht dhearfach air. Má dhéantar an fheiste ar an tsubstráit, tugtar eipitacsacht droim ar ais air. Ag an am seo, níl ach ról tacaíochta ag an gciseal eipitacsach.

Vaiféar snasta

Modhanna fáis eipitacsacha

Eipitacsaíocht bhíoma mhóilíneach (MBE): Is teicneolaíocht fáis eipitacsach leathsheoltóra í a dhéantar faoi choinníollacha folúis thar a bheith ard. Sa teicníc seo, galaítear an t-ábhar foinseach i bhfoirm bhíoma adamh nó móilíní agus ansin taisctear é ar foshraith chriostalach. Is teicneolaíocht fáis scannán tanaí leathsheoltóra an-chruinn agus inrialaithe í MBE ar féidir léi tiús an ábhair thaiscthe a rialú go beacht ag an leibhéal adamhach.
CVD miotail orgánach (MOCVD): Sa phróiseas MOCVD, soláthraítear miotal orgánach agus gás hidríde N2 ina bhfuil na dúile riachtanacha don tsubstráit ag teocht chuí, déantar imoibriú ceimiceach orthu chun an t-ábhar leathsheoltóra riachtanach a ghiniúint, agus taisctear iad ar an tsubstráit, agus scaoiltear na comhdhúile agus na táirgí imoibrithe atá fágtha.
Eipitacsacht chéim gaile (EIG): Is teicneolaíocht thábhachtach í eipitacsacht chéim gaile a úsáidtear go coitianta i dtáirgeadh gléasanna leathsheoltóra. Is é an prionsabal bunúsach gal substaintí nó comhdhúile eiliminteacha a iompar i ngás iompróra, agus criostail a thaisceadh ar an tsubstráit trí imoibrithe ceimiceacha.

Cad iad na fadhbanna a réitíonn an próiseas eipitacsach?

Ní féidir ach le hábhair criostail aonair mórchóir freastal ar riachtanais mhéadaitheacha déantúsaíochta gléasanna leathsheoltóra éagsúla. Dá bhrí sin, forbraíodh fás eipitacsach, teicneolaíocht fáis ábhair criostail aonair tanaí-chiseal, ag deireadh 1959. Mar sin, cén ranníocaíocht shonrach atá ag teicneolaíocht eipitacsach le dul chun cinn ábhar?

I gcás sileacain, nuair a thosaigh teicneolaíocht fáis eipitacsaigh sileacain, ba thréimhse dheacair í i ndáiríre chun trasraitheoirí ard-minicíochta agus ardchumhachta sileacain a tháirgeadh. Ó thaobh phrionsabail an trasraitheora de, chun ard-mhinicíocht agus ardchumhacht a fháil, ní mór don voltas miondealaithe sa limistéar bailitheora a bheith ard agus ní mór don fhriotaíocht sraithe a bheith beag, is é sin, ní mór don titim voltais sáithiúcháin a bheith beag. Éilíonn an chéad cheann go mbeadh friotaíocht an ábhair sa limistéar bailithe ard, agus éilíonn an dara ceann go mbeadh friotaíocht an ábhair sa limistéar bailithe íseal. Tá an dá chúige seo contrártha lena chéile. Má laghdaítear tiús an ábhair sa limistéar bailitheora chun an fhriotaíocht sraithe a laghdú, beidh an scealp sileacain ró-thanaí agus leochaileach le próiseáil. Má laghdaítear friotaíocht an ábhair, beidh sé contrártha don chéad riachtanas. Mar sin féin, tá forbairt na teicneolaíochta eipitacsaigh tar éis an deacracht seo a réiteach go rathúil.

Réiteach: Fás ciseal eipitacsach ardfhriotaíochta ar foshraith an-ísealfhriotaíochta, agus déan an fheiste ar an gciseal eipitacsach. Cinntíonn an ciseal eipitacsach ardfhriotaíochta seo go bhfuil voltas miondealú ard ag an bhfeadán, agus laghdaíonn an foshraith ísealfhriotaíochta friotaíocht an foshraithe freisin, rud a laghdaíonn an titim voltais sáithiúcháin, agus a réitíonn an contrárthacht idir an dá rud.

Ina theannta sin, tá forbairt mhór déanta ar theicneolaíochtaí eipitacsacha amhail eipitacsach céim gaile agus eipitacsach céim leachtach GaAs agus ábhair leathsheoltóra chomhdhúile móilíneacha eile III-V, II-VI agus ábhair leathsheoltóra chomhdhúile móilíneacha eile agus is iad bunús an chuid is mó de na gléasanna micreathonnta, na ngléasanna optoelectronic, agus na ngléasanna cumhachta. Is teicneolaíocht phróisis fíor-riachtanach í chun gléasanna a tháirgeadh, go háirithe cur i bhfeidhm rathúil na teicneolaíochta eipitacsacha céime gaile bhíoma móilíneach agus miotail orgánach i sraitheanna tanaí, sárlaitísí, tobair chandamacha, sárlaitísí brúite, agus eipitacsach sraithe tanaí ar leibhéal adamhach, ar céim nua í i dtaighde leathsheoltóra. Tá bunús láidir leagtha síos ag forbairt “innealtóireacht crios fuinnimh” sa réimse.

I bhfeidhmeanna praiticiúla, is ar an gciseal eipitacsach a dhéantar feistí leathsheoltóra bearna leathan beagnach i gcónaí, agus ní fheidhmíonn an sceallóg sileacain charbaíde féin ach mar an tsubstráit. Dá bhrí sin, is cuid thábhachtach den tionscal leathsheoltóra bearna leathan é rialú na sraithe eipitacsaí.

7 bpríomhscileanna i dteicneolaíocht eipitacsach

1. Is féidir sraitheanna eipitacsacha ardfhriotaíochta (ísealfhriotaíochta) a fhás go heipitacsach ar foshraitheanna ísealfhriotaíochta (ardfhriotaíochta).
2. Is féidir an ciseal eipitacsach de chineál N (P) a fhás go heipitacsach ar an tsubstráit de chineál P (N) chun acomhal PN a fhoirmiú go díreach. Níl aon fhadhb chúitimh ann agus an modh scaipthe á úsáid chun acomhal PN a dhéanamh ar shubstráit criostail aonair.
3. I gcomhar le teicneolaíocht maisc, déantar fás eipitacsach roghnach i limistéir ainmnithe, rud a chruthaíonn coinníollacha chun ciorcaid chomhtháite agus gléasanna le struchtúir speisialta a tháirgeadh.
4. Is féidir cineál agus tiúchan na dópála a athrú de réir mar is gá le linn an phróisis fáis eipitacsaigh. Is féidir leis an athrú tiúchana a bheith ina athrú tobann nó ina athrú mall.
5. Is féidir leis comhdhúile ilchineálacha, ilchisealacha, ilchomhpháirteacha agus sraitheanna ultra-tanaí le comhpháirteanna athraitheacha a fhás.
6. Is féidir fás eipitacsach a dhéanamh ag teocht níos ísle ná pointe leá an ábhair, is féidir an ráta fáis a rialú, agus is féidir fás eipitacsach de thiús adamhach a bhaint amach.
7. Is féidir leis ábhair chriostail aonair a fhás nach féidir a tharraingt, amhail GaN, sraitheanna criostail aonair de chomhdhúile treasacha agus ceatharacha, etc.