Réamhrá gairid ar GaN leathsheoltóra tríú glúin agus teicneolaíocht eipitacsach ghaolmhar

1. Leathsheoltóirí tríú glúin

Forbraíodh an chéad ghlúin den teicneolaíocht leathsheoltóra bunaithe ar ábhair leathsheoltóra ar nós Si agus Ge. Is í an bunús ábhartha í d'fhorbairt trasraitheoirí agus teicneolaíochta ciorcad comhtháite. Leag na hábhair leathsheoltóra den chéad ghlúin an bunús don tionscal leictreonach sa 20ú haois agus is iad na hábhair bhunúsacha do theicneolaíocht chiorcad comhtháite.

Is iad na hábhair leathsheoltóra den dara glúin den chuid is mó arsanaíd ghailliam, fosfíd indiam, fosfíd ghailliam, arsanaíd indiam, arsanaíd alúmanaim agus a gcomhdhúile trínártha. Is iad na hábhair leathsheoltóra den dara glúin bunús thionscal na faisnéise optúla. Ar an mbonn seo, forbraíodh tionscail ghaolmhara amhail soilsiú, taispeáint, léasar, agus fótavoltach. Úsáidtear go forleathan iad i dtionscail na teicneolaíochta faisnéise comhaimseartha agus na dtionscal taispeántais optúla.

I measc na n-ábhar ionadaíoch d'ábhair leathsheoltóra tríú glúin tá níotráit ghailliam agus cairbíd sileacain. Mar gheall ar a mbearna banda leathan, a luas ard drifte sáithiúcháin leictreon, a seoltacht theirmeach ard, agus a neart réimse miondealaithe ard, is ábhair idéalacha iad chun gléasanna leictreonacha dlús ardchumhachta, ardmhinicíochta agus ísealchaillteanais a ullmhú. Ina measc, tá buntáistí dlús ard fuinnimh, tomhaltas íseal fuinnimh agus méid beag ag gléasanna cumhachta cairbíde sileacain, agus tá ionchais leathana feidhmchláir acu i bhfeithiclí fuinnimh nua, fótavoltach, iompar iarnróid, sonraí móra agus réimsí eile. Tá buntáistí ardmhinicíochta, ardchumhachta, bandaleithead leathan, tomhaltas íseal cumhachta agus méid beag ag gléasanna RF níotráit ghailliam, agus tá ionchais leathana feidhmchláir acu i gcumarsáid 5G, Idirlíon na Rudaí, radar míleata agus réimsí eile. Ina theannta sin, tá gléasanna cumhachta bunaithe ar níotráit ghailliam in úsáid go forleathan sa réimse ísealvoltais. Ina theannta sin, le blianta beaga anuas, táthar ag súil go mbeidh ábhair ocsaíd ghailliam atá ag teacht chun cinn comhlántach go teicniúil le teicneolaíochtaí SiC agus GaN atá ann cheana féin, agus go mbeidh ionchais fhéideartha feidhmchláir acu i réimsí ísealmhinicíochta agus ardvoltais.

I gcomparáid leis na hábhair leathsheoltóra den dara glúin, tá leithead bearna banna níos leithne ag na hábhair leathsheoltóra den tríú glúin (tá leithead bearna banna Si, ábhar tipiciúil den chéad ghlúin ábhar leathsheoltóra, thart ar 1.1eV, tá leithead bearna banna GaAs, ábhar tipiciúil den dara glúin ábhar leathsheoltóra, thart ar 1.42eV, agus tá leithead bearna banna GaN, ábhar tipiciúil den tríú glúin ábhar leathsheoltóra, os cionn 2.3eV), friotaíocht radaíochta níos láidre, friotaíocht níos láidre i gcoinne miondealú réimse leictreach, agus friotaíocht teochta níos airde. Tá na hábhair leathsheoltóra den tríú glúin le leithead bearna banna níos leithne oiriúnach go háirithe chun gléasanna leictreonacha atá frithsheasmhach in aghaidh radaíochta, ardmhinicíochta, ardchumhachta agus ard-dlúis chomhtháthaithe a tháirgeadh. Tá aird mhór tarraingthe ag a bhfeidhmeanna i ngléasanna minicíochta raidió micreathonnta, soilse LED, léasair, gléasanna cumhachta agus réimsí eile, agus tá ionchais fhorbartha leathana léirithe acu i gcumarsáid shoghluaiste, eangacha cliste, iompar iarnróid, feithiclí nua fuinnimh, leictreonaic tomhaltóra, agus gléasanna solais ultraivialait agus gorm-uaine [1].

Foinse íomhá: CASA, Institiúid Taighde Urrús Zheshang

Fíor 1 Scála ama agus réamhaisnéis gléas cumhachta GaN

Struchtúr agus tréithe ábhair GaN II

Is leathsheoltóir bearna bannaí dírí é GaN. Is é leithead bearna bannaí struchtúr an wurtzite ag teocht an tseomra ná thart ar 3.26 eV. Tá trí phríomhstruchtúr criostail ag ábhair GaN, eadhon struchtúr wurtzite, struchtúr sfalerite agus struchtúr salainn charraige. Ina measc, is é struchtúr an wurtzite an struchtúr criostail is cobhsaí. Is léaráid de struchtúr wurtzite heicseagánach GaN é Fíor 2. Baineann struchtúr wurtzite ábhar GaN le struchtúr dlúthphacáilte heicseagánach. Tá 12 adamh i ngach cill aonaid, lena n-áirítear 6 adamh N agus 6 adamh Ga. Cruthaíonn gach adamh Ga (N) nasc leis na 4 adamh N (Ga) is gaire agus tá sé cruachta in ord ABABAB… feadh an treo [0001] [2].

Fíor 2 Léaráid chill criostail GaN de struchtúr Wurtzite

III Foshraitheanna a úsáidtear go coitianta le haghaidh eipitacsaíocht GaN

Is cosúil gurb é eipitacsas aonchineálach ar foshraitheanna GaN an rogha is fearr le haghaidh eipitacsas GaN. Mar sin féin, mar gheall ar fhuinneamh mór nasc GaN, nuair a shroicheann an teocht pointe leá 2500 ℃, is é an brú dianscaoilte comhfhreagrach ná thart ar 4.5GPa. Nuair a bhíonn an brú dianscaoilte níos ísle ná an brú seo, ní leáíonn GaN ach dianscaoiltear go díreach é. Fágann sé seo nach bhfuil teicneolaíochtaí ullmhúcháin foshraithe aibí amhail modh Czochralski oiriúnach chun foshraitheanna criostail aonair GaN a ullmhú, rud a fhágann go bhfuil sé deacair foshraitheanna GaN a tháirgeadh go mais agus go bhfuil siad costasach. Dá bhrí sin, is iad Si, SiC, saifír, etc. na foshraitheanna a úsáidtear go coitianta i bhfás eipitacsach GaN den chuid is mó [3].

Cairt 3 GaN agus paraiméadair ábhar foshraithe a úsáidtear go coitianta

Eipitacsas GaN ar shaifír

Tá airíonna ceimiceacha cobhsaí ag saifír, tá sé saor, agus tá aibíocht ard aige i dtionscal táirgthe ar scála mór. Dá bhrí sin, tá sé ar cheann de na hábhair foshraithe is luaithe agus is forleithne a úsáidtear in innealtóireacht gléasanna leathsheoltóra. Mar cheann de na foshraitheanna a úsáidtear go coitianta le haghaidh eipitacsú GaN, is iad na príomhfhadhbanna a chaithfear a réiteach le haghaidh foshraitheanna saifír ná:

✔ Mar gheall ar an neamhréir mhór laitíse idir saifír (Al2O3) agus GaN (thart ar 15%), tá dlús na lochtanna ag an gcomhéadan idir an ciseal eipitacsach agus an tsubstráit an-ard. Chun a chuid fo-iarsmaí díobhálacha a laghdú, ní mór an tsubstráit a chur faoi réamhchóireáil chasta sula dtosaíonn an próiseas eipitacsach. Sula bhfásann eipitacs GaN ar shubstráití saifír, ní mór dromchla an tsubstráit a ghlanadh go dian ar dtús chun truailleáin, damáiste snasta iarmharach, srl. a bhaint, agus chun céimeanna agus struchtúir dhromchla na gcéimeanna a tháirgeadh. Ansin, déantar dromchla an tsubstráit a níotrádú chun airíonna fliuchta an chiseal eipitacsaigh a athrú. Ar deireadh, ní mór ciseal maolánach tanaí AlN (de ghnáth 10-100nm tiubh) a thaisceadh ar dhromchla an tsubstráit agus é a annealáil ag teocht íseal chun ullmhú don fhás eipitacsach deiridh. Mar sin féin, tá an dlús díláithrithe i scannáin eipitacsacha GaN a fhástar ar foshraitheanna saifír níos airde fós ná dlús na scannán homoepitaxial (thart ar 1010cm-2, i gcomparáid le dlús díláithrithe nialasach i scannáin homoepitaxial sileacain nó scannáin homoepitaxial arsanaíd ghailliam, nó idir 102 agus 104cm-2). Laghdaíonn an dlús locht níos airde soghluaisteacht iompróra, rud a ghiorraíonn saolré iompróra mionlaigh agus a laghdaíonn seoltacht theirmeach, rud a laghdóidh feidhmíocht na ngléasanna go léir [4];

✔ Tá comhéifeacht leathnúcháin theirmeach saifír níos mó ná comhéifeacht leathnúcháin theirmeach GaN, mar sin ginfear strus comhbhrúiteach dé-aiseach sa chiseal eipitacsach le linn an phróisis fuaraithe ón teocht taiscthe go teocht an tseomra. I gcás scannáin eipitacsacha níos tibhe, féadfaidh an strus seo scoilteadh a chur faoi deara sa scannán nó fiú sa tsubstráit;

✔ I gcomparáid le foshraitheanna eile, tá seoltacht theirmeach foshraitheanna sapphire níos ísle (thart ar 0.25W * cm-1 * K-1 ag 100 ℃), agus tá an fheidhmíocht diomailt teasa bocht;

✔ Mar gheall ar a sheoltacht bhocht, níl foshraitheanna saifír fabhrach dá gcomhtháthú agus dá gcur i bhfeidhm le gléasanna leathsheoltóra eile.

Cé go bhfuil dlús lochtanna sraitheanna eipitacsacha GaN a fhásann ar foshraitheanna sapphire ard, ní cosúil go laghdaíonn sé feidhmíocht optoelectronic soilse stiúir gorm-uaine bunaithe ar GaN go suntasach, mar sin is foshraitheanna a úsáidtear go coitianta fós iad foshraitheanna sapphire le haghaidh soilse stiúir bunaithe ar GaN.

Le forbairt níos mó feidhmeanna nua ar fheistí GaN amhail léasair nó feistí cumhachta ard-dlúis eile, tá lochtanna dúchasacha foshraitheanna saifír ag éirí níos teorannaithe ar a bhfeidhmchlár. Ina theannta sin, le forbairt teicneolaíochta fáis foshraithe SiC, laghdú costais agus aibíocht na teicneolaíochta eipitacsach GaN ar foshraitheanna Si, tá níos mó taighde ar shraitheanna eipitacsacha GaN a fhás ar foshraitheanna saifír ag taispeáint treocht fuaraithe de réir a chéile.

Eipitacsas GaN ar SiC

I gcomparáid le saifír, bíonn mí-oiriúnú laitíse níos lú ag foshraitheanna SiC (criostail 4H agus 6H) le sraitheanna eipitacsacha GaN (3.1%, arb ionann iad agus scannáin eipitacsacha atá dírithe ar [0001], seoltacht theirmeach níos airde (thart ar 3.8W*cm-1*K-1), etc. Ina theannta sin, ceadaíonn seoltacht foshraitheanna SiC teagmhálacha leictreacha a dhéanamh ar chúl an tsubstráit, rud a chabhraíonn le struchtúr an fheiste a shimpliú. Tá níos mó agus níos mó taighdeoirí meallta ag na buntáistí seo chun oibriú ar eipitacsas GaN ar foshraitheanna cairbíde sileacain.

Mar sin féin, tá sraith míbhuntáistí ag baint le bheith ag obair go díreach ar foshraitheanna SiC chun fás eipisraithe GaN a sheachaint, lena n-áirítear na nithe seo a leanas:

✔ Tá garbhdhromchla foshraitheanna SiC i bhfad níos airde ná garbhdhromchla foshraitheanna saifír (garbhdhromchla saifír 0.1nm RMS, garbhdhromchla SiC 1nm RMS), tá cruas ard agus feidhmíocht phróiseála bocht ag foshraitheanna SiC, agus tá an garbhdhromchla seo agus an damáiste snasta iarmharach ar cheann de na foinsí lochtanna in eipiléirithe GaN freisin.

✔ Tá dlús dí-áitithe scriú foshraitheanna SiC ard (dlús dí-áitithe 103-104cm-2), féadfaidh dí-áitithe scriú iomadú chuig an eipichiseal GaN agus feidhmíocht an fheiste a laghdú;

✔ Spreagann an socrú adamhach ar dhromchla an tsubstráit foirmiú lochtanna cruachta (BSFanna) san eipichiseal GaN. I gcás GaN eipitacsach ar foshraitheanna SiC, tá ilorduithe socraithe adamhach féideartha ar an tsubstráit, rud a fhágann go bhfuil ord cruachta adamhach tosaigh neamhréireach sa tsraith eipitacsach GaN air, atá seans maith go mbeidh lochtanna cruachta ann. Tugann lochtanna cruachta (SFanna) réimsí leictreacha ionsuite isteach feadh an ais-c, rud a fhágann fadhbanna amhail sceitheadh ​​​​gléasanna deighilte iompróirí in-plána;

✔ Tá comhéifeacht leathnúcháin theirmigh foshraith SiC níos lú ná comhéifeacht leathnúcháin AlN agus GaN, rud a fhágann go gcarnadh strus teirmeach idir an ciseal eipitacsach agus an foshraith le linn an phróisis fuaraithe. Thuar Waltereit agus Brand, bunaithe ar a dtorthaí taighde, gur féidir an fhadhb seo a mhaolú nó a réiteach trí shraitheanna eipitacsacha GaN a fhás ar shraitheanna núicléúcháin AlN tanaí, atá brúite go comhleanúnach;

✔ Fadhbanna droch-fhliuchtacht adaimh Ga. Agus sraitheanna eipitacsacha GaN á bhfás go díreach ar dhromchla SiC, mar gheall ar an droch-fhliuchtacht idir an dá adamh, bíonn GaN seans maith go bhfásfaidh oileán 3T ar dhromchla an tsubstráit. Is é sraith mhaolánach an réiteach is coitianta a úsáidtear chun cáilíocht ábhar eipitacsach in eipitacsas GaN a fheabhsú. Is féidir le sraith mhaolánach AlN nó AlxGa1-xN feabhas éifeachtach a chur ar fhliuchtacht dhromchla SiC agus an tsraith eipitacsach GaN a fhás i ndá thoise. Ina theannta sin, is féidir leis strus a rialáil agus cosc ​​a chur ar lochtanna tsubstráit ó leathnú go heipitacsas GaN;

✔ Tá an teicneolaíocht ullmhúcháin do foshraitheanna SiC neamhaibí, tá costas an tsubstráit ard, agus is beag soláthraithe agus soláthar atá ann.

Léiríonn taighde Torres et al. gur féidir le greanadh an tsubstráit SiC le H2 ag teocht ard (1600°C) roimh eipitacsú struchtúr céimneach níos ordaithe a tháirgeadh ar dhromchla an tsubstráit, rud a fhágann go bhfaightear scannán eipitacsach AlN de chaighdeán níos airde ná nuair a fhásann sé go díreach ar dhromchla bunaidh an tsubstráit. Léiríonn taighde Xie agus a fhoirne freisin gur féidir le réamhchóireáil greanadh an tsubstráit charbaíd sileacain feabhas suntasach a chur ar mhoirfeolaíocht dhromchla agus ar cháilíocht criostail an tsraith eipitacsaigh GaN. Fuair ​​Smith et al. amach go bhfuil baint ag díláithrithe snáithithe a eascraíonn ó chomhéadain an tsubstráit/an tsraith mhaolánach agus an tsraith mhaolánach/an tsraith eipitacsach le cothrom na foshraithe [5].

Fíor 4 Mórfeolaíocht TEM samplaí ciseal eipitacsach GaN a fhástar ar shubstráit 6H-SiC (0001) faoi choinníollacha cóireála dromchla éagsúla (a) glanadh ceimiceach; (b) glanadh ceimiceach + cóireáil plasma hidrigine; (c) glanadh ceimiceach + cóireáil plasma hidrigine + cóireáil teasa hidrigine 1300℃ ar feadh 30 nóiméad

Eipitacsas GaN ar Si

I gcomparáid le cairbíd sileacain, saifír agus foshraitheanna eile, tá an próiseas ullmhúcháin foshraithe sileacain aibí, agus is féidir leis foshraitheanna móra aibí a sholáthar go cobhsaí le feidhmíocht ardchostais. Ag an am céanna, tá an seoltacht theirmeach agus an seoltacht leictreach maith, agus tá an próiseas gléasanna leictreonacha Si aibí. Fágann an fhéidearthacht gléasanna GaN optoelectronic a chomhtháthú go foirfe le gléasanna leictreonacha Si sa todhchaí go bhfuil fás eipitacsach GaN ar sileacan an-tarraingteach freisin.

Mar sin féin, mar gheall ar an difríocht mhór i dtairiseacha laitíse idir foshraith Si agus ábhar GaN, is eipitacsas neamh-chomhoiriúnachta mór tipiciúil é eipitacsas héagsúil GaN ar foshraith Si, agus caithfidh sraith fadhbanna a bheith os a chomhair freisin:

✔ Fadhb fuinnimh chomhéadain dromchla. Nuair a fhásann GaN ar shubstráit Si, déanfar níotráitiú ar dhromchla an tsubstráit Si ar dtús chun ciseal níotráite sileacain neamhchruthach a fhoirmiú nach bhfuil fabhrach do núicléachán agus fás GaN ard-dlúis. Ina theannta sin, rachaidh dromchla an Si i dteagmháil le Ga ar dtús, rud a chreimfidh dromchla an tsubstráit Si. Ag teochtaí arda, scaipfidh dianscaoileadh dhromchla an Si isteach sa chiseal eipitacsach GaN chun spotaí sileacain dubha a fhoirmiú.

✔ Tá an neamhréir tairiseach laitíse idir GaN agus Si mór (~17%), rud a fhágfaidh go bhfoirmeofar díláithrithe snáithithe ard-dlúis agus go laghdófar cáilíocht an chiseal eipitacsaigh go suntasach;

✔ I gcomparáid le Si, tá comhéifeacht leathnú teirmeach níos mó ag GaN (tá comhéifeacht leathnú teirmeach GaN thart ar 5.6 × 10-6K-1, tá comhéifeacht leathnú teirmeach Si thart ar 2.6 × 10-6K-1), agus féadfar scoilteanna a ghiniúint sa chiseal eipitacsach GaN le linn fuarú na teochta eipitacsach go teocht an tseomra;

✔ Imoibríonn Si le NH3 ag teochtaí arda chun SiNx ilchriostalach a fhoirmiú. Ní féidir le AlN núicléas atá dírithe go roghnach a fhoirmiú ar SiNx ilchriostalach, rud a fhágann go mbíonn claonadh neamhordúil sa chiseal GaN a fhásann ina dhiaidh sin agus líon ard lochtanna, rud a fhágann droch-chaighdeán criostail sa chiseal eipitacsach GaN, agus fiú deacracht i gciseal eipitacsach GaN aonchriostalach a fhoirmiú [6].

Chun fadhb an neamhréir mhór laitíse a réiteach, tá iarracht déanta ag taighdeoirí ábhair ar nós AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, agus SiC a thabhairt isteach mar shraitheanna maolánacha ar foshraitheanna Si. Chun foirmiú SiNx ilchriostalach a sheachaint agus a dhrochthionchar ar cháilíocht criostail ábhar GaN/AlN/Si (111) a laghdú, is gnách go gcaithfear TMAl a thabhairt isteach ar feadh tréimhse áirithe ama roimh fhás eipitacsach an tsraith mhaolánach AlN chun cosc ​​a chur ar NH3 imoibriú leis an dromchla Si nochtaithe chun SiNx a fhoirmiú. Ina theannta sin, is féidir teicneolaíochtaí eipitacsacha ar nós teicneolaíocht foshraithe patrúnaithe a úsáid chun cáilíocht an tsraith eipitacsach a fheabhsú. Cuidíonn forbairt na dteicneolaíochtaí seo le foirmiú SiNx ag an gcomhéadan eipitacsach a chosc, fás dháthoiseach an tsraith eipitacsach GaN a chur chun cinn, agus cáilíocht fáis an tsraith eipitacsaigh a fheabhsú. Ina theannta sin, tugtar isteach sraith mhaolánach AlN chun cúiteamh a dhéanamh as an strus teanntachta de bharr an difríochta i gcomhéifeachtaí leathnúcháin theirmeacha chun scoilteanna sa tsraith eipitacsach GaN ar an tsubstráit sileacain a sheachaint. Léiríonn taighde Krost go bhfuil comhghaol dearfach idir tiús an tsraith mhaolánach AlN agus an laghdú ar strus. Nuair a shroicheann tiús an tsraith mhaolánach 12nm, is féidir sraith eipitacsach atá níos tibhe ná 6μm a fhás ar foshraith sileacain trí scéim fáis chuí gan scoilteadh sa tsraith eipitacsach.

Tar éis iarrachtaí fadtéarmacha ó thaighdeoirí, tá feabhas suntasach tagtha ar cháilíocht na sraitheanna eipitacsacha GaN a fhástar ar foshraitheanna sileacain, agus tá dul chun cinn suntasach déanta ag gléasanna ar nós trasraitheoirí éifeacht réimse, brathadóirí ultraivialait bhacainn Schottky, soilse LED gorma-uaine agus léasair ultraivialait.

Mar achoimre, ós rud é go bhfuil na foshraitheanna eipitacsacha GaN a úsáidtear go coitianta uile eipitacsach ilghnéitheach, bíonn fadhbanna coitianta rompu go léir amhail mí-oiriúnú laitíse agus difríochtaí móra i gcomhéifeachtaí leathnú teirmeach go céimeanna éagsúla. Tá foshraitheanna GaN eipitacsacha aonchineálacha teoranta ag aibíocht na teicneolaíochta, agus níl na foshraitheanna mais-tháirgthe fós. Tá an costas táirgthe ard, tá méid an tsubstráit beag, agus níl cáilíocht an tsubstráit idéalach. Tá forbairt foshraitheanna eipitacsacha GaN nua agus feabhsú cáilíochta eipitacsach fós ar cheann de na fachtóirí tábhachtacha a chuireann srian le forbairt bhreise thionscal eipitacsach GaN.

IV. Modhanna coitianta le haghaidh eipitacsas GaN

MOCVD (taisceadh gaile ceimiceach)

Is cosúil gurb é eipitacsas aonchineálach ar foshraitheanna GaN an rogha is fearr le haghaidh eipitacsas GaN. Mar sin féin, ós rud é gurb iad trímheitilgailliam agus amóinia réamhtheachtaithe an taiscthe gaile ceimicigh, agus gur hidrigin an gás iompróra, is é thart ar 1000-1100 ℃ an teocht fáis tipiciúil MOCVD, agus is é thart ar chúpla miocrón san uair an ráta fáis de MOCVD. Is féidir leis comhéadain géara a tháirgeadh ag an leibhéal adamhach, atá an-oiriúnach chun heitrea-chomharsáin, tobair chandamach, sár-laitísí agus struchtúir eile a fhás. Úsáidtear a ráta fáis tapa, a aonfhoirmeacht mhaith, agus a oiriúnacht le haghaidh fáis limistéar mór agus ilphíosa go minic i dtáirgeadh tionsclaíoch.
MBE (eipitacsaíocht bhíoma mhóilíneach)
In eipitacsaíocht bhíoma mhóilíneach, úsáideann Ga foinse eiliminteach, agus faightear nítrigin gníomhach ó nítrigin trí phlasma RF. I gcomparáid leis an modh MOCVD, tá teocht fáis MBE thart ar 350-400 ℃ níos ísle. Is féidir leis an teocht fáis níos ísle truailliú áirithe a sheachaint a d'fhéadfadh a bheith mar thoradh ar thimpeallachtaí ardteochta. Oibríonn an córas MBE faoi fholús ultra-ard, rud a ligeann dó níos mó modhanna braite in situ a chomhtháthú. Ag an am céanna, ní féidir a ráta fáis agus a chumas táirgthe a chur i gcomparáid le MOCVD, agus úsáidtear níos mó é i dtaighde eolaíoch [7].

Fíor 5 (a) Scéimreach Eiko-MBE (b) scéimre seomra príomhimoibrithe MBE

Modh HVPE (eipiteacsas céim gaile hidríde)

Is iad GaCl3 agus NH3 réamhtheachtaithe mhodh eipitacsach céim gaile hidríde. Bhain Detchprohm et al. úsáid as an modh seo chun ciseal eipitacsach GaN a fhás na céadta miocrón ar tiús ar dhromchla foshraithe saifíre. Ina dturgnamh, fásadh ciseal ZnO idir an foshraith saifíre agus an ciseal eipitacsach mar chiseal maolánach, agus scafa an ciseal eipitacsach ó dhromchla an foshraithe. I gcomparáid le MOCVD agus MBE, is é príomhghné an mhodha HVPE a ráta fáis ard, atá oiriúnach chun sraitheanna tiubha agus ábhair mhóra a tháirgeadh. Mar sin féin, nuair a sháraíonn tiús an chiseal eipitacsaigh 20μm, bíonn an ciseal eipitacsach a tháirgtear leis an modh seo seans maith go scoilteann.
Thug Akira USUI teicneolaíocht foshraithe patrúnaithe isteach bunaithe ar an modh seo. Ar dtús, d'fhás siad ciseal eipitacsach GaN tanaí 1-1.5μm tiubh ar foshraith sapphire ag baint úsáide as an modh MOCVD. Bhí an ciseal eipitacsach comhdhéanta de chiseal maolánach GaN 20nm tiubh a fhás faoi choinníollacha teochta ísle agus ciseal GaN a fhás faoi choinníollacha teochta arda. Ansin, ag 430 ℃, plátáladh ciseal SiO2 ar dhromchla na ciseal eipitacsach, agus rinneadh stríoca fuinneoige ar an scannán SiO2 trí fhótalithagrafaíocht. Bhí an spásáil stríoc 7μm agus bhí leithead an masc idir 1μm agus 4μm. Tar éis an fheabhsúcháin seo, fuair siad ciseal eipitacsach GaN ar foshraith sapphire 2 orlach ar trastomhas a bhí saor ó scoilteanna agus chomh réidh le scáthán fiú nuair a mhéadaigh an tiús go dtí na deicheanna nó fiú na céadta miocrón. Laghdaíodh an dlús locht ó 109-1010cm-2 den mhodh traidisiúnta HVPE go dtí thart ar 6 × 107cm-2. Thug siad le fios sa turgnamh freisin go mbeadh dromchla an tsampla garbh nuair a sháraigh an ráta fáis 75μm/u[8].

Fíor 6 Sceiméadach Foshraithe Grafach

V. Achoimre agus Forbhreathnú

Thosaigh ábhair GaN ag teacht chun cinn in 2014 nuair a bhuaigh an soilse gorma LED Duais Nobel na Fisice an bhliain sin, agus chuaigh sé isteach i réimse an phobail maidir le feidhmchláir luchtaithe tapa i réimse na leictreonaice tomhaltóra. Go deimhin, tá feidhmchláir sna haimplitheoirí cumhachta agus sna gléasanna RF a úsáidtear i stáisiúin bhunáite 5G nach féidir leis an gcuid is mó daoine a fheiceáil tagtha chun cinn go ciúin freisin. Le blianta beaga anuas, táthar ag súil go n-osclóidh dul chun cinn gléasanna cumhachta grád feithicleach bunaithe ar GaN pointí fáis nua do mhargadh feidhmchlár ábhar GaN.
Is cinnte go gcuirfidh an t-éileamh ollmhór sa mhargadh forbairt tionscail agus teicneolaíochtaí a bhaineann le GaN chun cinn. Le haibíocht agus feabhsú an tslabhra thionsclaíoch a bhaineann le GaN, feabhsófar nó sárófar na fadhbanna a bhíonn roimh theicneolaíocht eipitacsach reatha GaN. Amach anseo, is cinnte go bhforbróidh daoine níos mó teicneolaíochtaí eipitacsacha nua agus roghanna foshraithe níos fearr. Faoin am sin, beidh daoine in ann an teicneolaíocht taighde seachtrach agus an foshraith is oiriúnaí a roghnú do chásanna iarratais éagsúla de réir shaintréithe na gcásanna iarratais, agus na táirgí saincheaptha is iomaíche a tháirgeadh.