1. Semiconductor ọgbọ nke atọ
E ji ihe semiconductor dịka Si na Ge mepụta teknụzụ semiconductor nke ọgbọ mbụ. Ọ bụ ihe ndabere maka mmepe nke transistors na teknụzụ sekit agbakwunyere. Ihe semiconductor nke ọgbọ mbụ tọrọ ntọala maka ụlọ ọrụ eletrọniki na narị afọ nke 20 ma bụrụ ihe ndị bụ isi maka teknụzụ sekit agbakwunyere.
Ihe ndị e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke abụọ gụnyere gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, aluminum arsenide na ihe ndị ọzọ ha na-emepụta. Ihe ndị e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke abụọ bụ ntọala nke ụlọ ọrụ ozi optoelectronic. N'ihi nke a, emepụtala ụlọ ọrụ ndị metụtara ya dịka ọkụ, ihe ngosi, laser, na fotovoltaics. A na-ejikarị ha eme ihe n'ọtụtụ ebe na teknụzụ ozi nke oge a na ụlọ ọrụ ngosi optoelectronic.
Ihe ndị a na-anọchite anya ihe ndị e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke atọ gụnyere gallium nitride na silicon carbide. N'ihi oghere ha sara mbara, ọsọ ọsọ nke electron saturation, ike okpomọkụ dị elu, na ike ubi mgbawa dị elu, ha bụ ihe kacha mma maka ịkwadebe njupụta ike dị elu, ugboro ugboro, na obere mfu. N'ime ha, ngwaọrụ ike silicon carbide nwere uru nke njupụta ike dị elu, obere oriri ike, na obere nha, ma nwee atụmanya ngwa sara mbara na ụgbọ ala ike ọhụrụ, fotovoltaics, njem ụgbọ okporo ígwè, nnukwu data, na ubi ndị ọzọ. Ngwaọrụ RF Gallium nitride nwere uru nke ugboro ugboro dị elu, ike dị elu, bandwidth sara mbara, obere oriri ike na obere nha, ma nwee atụmanya ngwa sara mbara na nkwukọrịta 5G, Intanet nke Ihe, radar agha na ubi ndị ọzọ. Na mgbakwunye, ejirila ngwaọrụ ike dabere na gallium nitride mee ihe nke ukwuu na mpaghara voltaji dị ala. Na mgbakwunye, n'afọ ndị na-adịbeghị anya, a na-atụ anya na ihe gallium oxide na-apụta ga-etolite nkwado teknụzụ na teknụzụ SiC na GaN dị ugbu a, ma nwee atụmanya ngwa nwere ike na mpaghara voltaji dị ala na nke voltaji dị elu.
Ma e jiri ya tụnyere ihe ndị e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke abụọ, ihe ndị e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke atọ nwere obosara bandgap sara mbara (obosara bandgap nke Si, ihe e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke mbụ, dị ihe dị ka 1.1eV, obosara bandgap nke GaAs, ihe e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke abụọ, dị ihe dị ka 1.42eV, obosara bandgap nke GaN, ihe e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke atọ, dị n'elu 2.3eV), iguzogide radieshon siri ike, iguzogide mmebi ubi eletrik siri ike, na iguzogide okpomọkụ dị elu. Ihe ndị e ji emepụta semiconductor nke ọgbọ nke atọ nwere obosara bandgap sara mbara dabara adaba maka mmepụta nke ngwaọrụ eletrọnịkị na-eguzogide radieshon, ugboro ugboro, ike dị elu na njupụta njikọta dị elu. Ngwa ha na ngwaọrụ redio microwave, LED, laser, ngwaọrụ ike na mpaghara ndị ọzọ adọtala ọtụtụ mmasị, ha egosipụtakwala atụmanya mmepe sara mbara na nkwukọrịta mkpanaka, grid smart, ụgbọ okporo ígwè, ụgbọ ala ike ọhụrụ, eletrọnịkị ndị ahịa, na ngwaọrụ ọkụ ultraviolet na-acha anụnụ anụnụ na-acha akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ [1].
Isi mmalite foto: CASA, Zheshang Securities Research Institute
Foto nke 1. Nhazi oge na amụma nke ngwaọrụ ike GaN
Nhazi na njirimara ihe II GaN
GaN bụ semiconductor bandgap kpọmkwem. Obosara bandgap nke nhazi wurtzite na okpomọkụ ụlọ dị ihe dị ka 3.26eV. Ihe GaN nwere nnukwu kristal atọ, ya bụ nhazi wurtzite, nhazi sphalerite na nhazi nnu nkume. N'ime ha, nhazi wurtzite bụ nhazi kristal kachasị sie ike. Foto nke 2 bụ eserese nke nhazi wurtzite hexagonal nke GaN. Nhazi wurtzite nke ihe GaN bụ nke usoro hexagonal nke dị nso. Mkpụrụ ndụ nke ọ bụla nwere atọm 12, gụnyere atọm N 6 na atọm Ga 6. Atọm Ga (N) ọ bụla na-emepụta njikọ na atọm N (Ga) anọ kacha nso ma a na-agbakọta ya n'usoro ABABAB… n'akụkụ [0001] [2].
Foto nke 2 Nhazi Wurtzite eserese mkpụrụ ndụ kristal GaN
III Ihe ndị a na-ejikarị eme ihe maka epitaxy GaN
O yiri ka epitaxy dị n'ụdị GaN bụ nhọrọ kacha mma maka epitaxy GaN. Agbanyeghị, n'ihi ike njikọ dị ukwuu nke GaN, mgbe okpomọkụ ruru ebe agbaze nke 2500℃, nrụgide mmebi ya kwekọrọ na ya bụ ihe dị ka 4.5GPa. Mgbe nrụgide mmebi dị ala karịa nrụgide a, GaN anaghị agbaze mana ọ na-ere ọkụ ozugbo. Nke a na-eme ka teknụzụ nkwadebe ihe owuwu ndị tozuru okè dịka usoro Czochralski ghara ịdị mma maka nkwadebe ihe owuwu kristal otu GaN, na-eme ka ihe owuwu GaN sie ike imepụta ma dị oke ọnụ. Ya mere, ihe owuwu ndị a na-ejikarị eme ihe na uto epitaxial GaN bụ Si, SiC, sapphire, wdg. [3].
Chaatị 3 GaN na paramita nke ihe ndị a na-ejikarị eme ihe
Epitaxy GaN na sapphire
Sapphire nwere ihe ndị sitere na kemịkalụ kwụsiri ike, ọ dị ọnụ ala, ma nwee nnukwu ntozu oke nke ụlọ ọrụ mmepụta ihe buru ibu. Ya mere, ọ ghọwo otu n'ime ihe ndị e ji emepụta ihe mbụ na nke a na-ejikarị eme ihe na injinia ngwaọrụ semiconductor. Dịka otu n'ime ihe ndị a na-ejikarị eme ihe maka GaN epitaxy, nsogbu ndị bụ isi a ga-edozi maka ihe ndị e ji emepụta sapphire bụ:
✔ N'ihi enweghị nkwekọ dị ukwuu n'etiti sapphire (Al2O3) na GaN (ihe dị ka 15%), njupụta ntụpọ dị na njikọ dị n'etiti oyi akwa epitaxial na ihe mkpuchi ahụ dị oke elu. Iji belata mmetụta ọjọọ ya, a ga-etinye ihe mkpuchi ahụ n'ọrụ tupu usoro epitaxial amalite. Tupu ị kụọ GaN epitaxy na ihe mkpuchi sapphire, a ga-ebu ụzọ hichaa elu ihe mkpuchi ahụ nke ọma iji wepụ ihe ndị na-emerụ ahụ, mmebi nhicha ihe fọdụrụ, wdg, ma mepụta usoro nzọụkwụ na nhazi elu nzọụkwụ. Mgbe ahụ, a na-etinye elu ihe mkpuchi ahụ nitride iji gbanwee ihe ndị na-eme ka mmiri dị na oyi akwa epitaxial. N'ikpeazụ, a ga-etinye oyi akwa AlN dị gịrịgịrị (nke na-abụkarị 10-100nm dị arọ) n'elu ihe mkpuchi ahụ ma kpoo ya na obere okpomọkụ iji kwadebe maka uto epitaxial ikpeazụ. N'agbanyeghị nke ahụ, njupụta nke mgbanwe na fim epitaxial GaN nke a kụrụ na sapphire substrates ka dị elu karịa nke fim homoepitaxial (ihe dị ka 1010cm-2, ma e jiri ya tụnyere njupụta mgbanwe na-enweghị isi na fim silicon homoepitaxial ma ọ bụ fim gallium arsenide homoepitaxial, ma ọ bụ n'etiti 102 na 104cm-2). Njupụta ntụpọ dị elu na-ebelata ngagharị nke ndị na-ebu ibu, si otú a na-ebelata ndụ ndị na-ebu ibu pere mpe ma na-ebelata ike okpomọkụ, ihe niile ga-ebelata arụmọrụ ngwaọrụ [4];
✔ Oke mgbasa okpomọkụ nke sapphire karịrị nke GaN, yabụ nrụgide mkpakọ biaxial ga-eme na oyi akwa epitaxial n'oge usoro oyi site na okpomọkụ itinye ruo na okpomọkụ ụlọ. Maka ihe nkiri epitaxial siri ike, nrụgide a nwere ike ibute mgbawa nke ihe nkiri ahụ ma ọ bụ ọbụna ihe ndabere;
✔ Ma e jiri ya tụnyere ihe ndị ọzọ e ji mee ihe, ike okpomọkụ nke ihe ndị e ji mee ihe dị ka sapphire dị ala (ihe dị ka 0.25W*cm-1*K-1 na 100℃), arụmọrụ nke ikpo ọkụ adịghịkwa mma;
✔ N'ihi na ọ naghị arụ ọrụ nke ọma, ihe ndị e ji sapphire mee anaghị enyere aka ijikọ ma tinye ha na ngwaọrụ semiconductor ndị ọzọ.
Ọ bụ ezie na njupụta ntụpọ nke oyi akwa epitaxial GaN nke a na-akọ na sapphire substrates dị elu, o yighị ka ọ na-ebelata arụmọrụ optoelectronic nke LEDs na-acha anụnụ anụnụ-akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ nke GaN, yabụ sapphire substrates ka bụ ihe a na-ejikarị eme ihe maka LEDs dabere na GaN.
Site na mmepe nke ngwa ọhụrụ nke ngwaọrụ GaN dị ka laser ma ọ bụ ngwaọrụ ike ndị ọzọ dị elu, ntụpọ dị n'ime nke ihe ndị dị na sapphire aghọwo ihe mgbochi na ojiji ha. Na mgbakwunye, site na mmepe nke teknụzụ uto ihe ndị dị na SiC, mbelata ọnụ ahịa na ntozu okè nke teknụzụ epitaxial GaN na ihe ndị dị na Si, nnyocha ndị ọzọ gbasara itolite oyi akwa epitaxial GaN na ihe ndị dị na sapphire egosila usoro oyi nwayọ nwayọ.
Epitaxy GaN na SiC
Ma e jiri ya tụnyere sapphire, ihe ndị e ji SiC mee (4H- na 6H-crystals) nwere obere ọdịiche dị n'etiti lattice na oyi akwa epitaxial GaN (3.1%, nke kwekọrọ na ihe nkiri epitaxial [0001]), njikwa okpomọkụ dị elu (ihe dị ka 3.8W*cm-1*K-1), wdg. Na mgbakwunye, njikwa nke ihe ndị e ji SiC mee na-enyekwa ohere ka e nwee kọntaktị eletriki n'azụ ihe ndị e ji mee ihe, nke na-enyere aka ime ka usoro ngwaọrụ dị mfe. Ịdị adị nke uru ndị a adọtala ọtụtụ ndị nchọpụta ịrụ ọrụ na GaN epitaxy na ihe ndị e ji silicon carbide mee.
Agbanyeghị, ịrụ ọrụ ozugbo na ihe ndị SiC substrates iji zere itolite GaN epilayers na-echekwa ọtụtụ ọghọm dị iche iche, gụnyere ndị a:
✔ Nchacha elu nke ihe ndị e ji SiC mee dị elu karịa nke ihe ndị e ji sapphire mee (ihe e ji sapphire mee dị ka 0.1nm RMS, ihe e ji SiC mee dị ka 1nm RMS), ihe ndị e ji SiC mee nwere ike siri ike ma dịkwa mma, ihe ndị e ji SiC mee na-emekwa ka ha ghara ịdị mma, ihe ndị e ji GaN mee na-emekwa ka ha ghara ịdị mma.
✔ Njupụta nke skru nke ihe ndị SiC dị elu (njupụta nke skru 103-104cm-2), mwepụ nke skru nwere ike ịgbasa ruo na epilayer GaN ma belata arụmọrụ ngwaọrụ;
✔ Nhazi atọm n'elu elu ihe mejupụtara ahụ na-akpali mmepụta nke ntụpọ stacking (BSFs) na epilayer GaN. Maka epitaxial GaN na substrates SiC, enwere ọtụtụ usoro nhazi atọm nwere ike ịdị na substrate ahụ, na-ebute usoro stacking atọm mbụ nke oyi akwa GaN epitaxial dị na ya na-adịghị agbanwe agbanwe, nke na-enwekarị nsogbu stacking. Nsogbu stacking (SFs) na-ewebata ubi eletriki arụnyere n'ime ya n'akụkụ c-axis, na-ebute nsogbu dịka ntapu nke ngwaọrụ nkewa ndị na-ebu n'ime ụgbọelu;
✔ Oke mgbasa okpomọkụ nke substrate SiC dị obere karịa nke AlN na GaN, nke na-akpata mkpokọta nrụgide okpomọkụ n'etiti oyi akwa epitaxial na substrate n'oge usoro oyi. Waltereit na Brand buru amụma dabere na nsonaazụ nyocha ha na enwere ike ibelata ma ọ bụ dozie nsogbu a site na ịkụnye oyi akwa epitaxial GaN na oyi akwa nucleation AlN dị gịrịgịrị, nke nwere njikọ chiri anya;
✔ Nsogbu nke enweghị ike mmiri nke atọm Ga. Mgbe a na-akụ akwa epitaxial GaN kpọmkwem n'elu SiC, n'ihi enweghị mmiri dị n'etiti atọm abụọ ahụ, GaN na-enwekarị uto agwaetiti 3D n'elu elu substrate. Iwebata akwa buffer bụ ihe ngwọta a na-ejikarị eme ihe iji melite ogo ihe epitaxial na epitaxy GaN. Iwebata akwa buffer AlN ma ọ bụ AlxGa1-xN nwere ike ime ka mmiri dị n'elu SiC ka mma ma mee ka akwa epitaxial GaN too n'akụkụ abụọ. Na mgbakwunye, ọ nwekwara ike ịchịkwa nrụgide ma gbochie ntụpọ substrate ịgbatị ruo epitaxy GaN;
✔ Teknụzụ nkwadebe nke ihe ndị e ji SiC mee adịghị mma, ọnụ ahịa ihe ndị e ji SiC mee dị elu, ndị na-ebubata ihe dịkwa ole na ole, enweghịkwa ihe ndị e ji ya mee.
Nnyocha Torres na ndị otu ya gosiri na ịkpụcha SiC substrate na H2 na oke okpomọkụ (1600°C) tupu epitaxy nwere ike imepụta usoro nzọụkwụ ka mma n'elu substrate ahụ, si otú a nweta ihe nkiri AlN epitaxial dị elu karịa mgbe a kụrụ ya ozugbo na elu substrate mbụ. Nnyocha Xie na ndị otu ya gosikwara na ịkpụcha tupu oge eruo nke silicon carbide substrate nwere ike imeziwanye ọdịdị elu na ịdị mma kristal nke oyi akwa epitaxial GaN nke ọma. Smith na ndị otu ya chọpụtara na mwepụ eriri nke sitere na oyi akwa substrate/buffer na oyi akwa buffer/epitaxial layer interfaces metụtara ịdị larịị nke substrate ahụ [5].
Foto nke 4. Ụdị TEM nke ihe nlele oyi akwa epitaxial nke GaN toro na substrate 6H-SiC (0001) n'okpuru ọnọdụ ọgwụgwọ elu dị iche iche (a) nhicha kemịkal; (b) nhicha kemịkalụ + ọgwụgwọ plasma hydrogen; (c) nhicha kemịkalụ + ọgwụgwọ plasma hydrogen hydrogen + ọgwụgwọ okpomọkụ hydrogen 1300℃ maka nkeji 30.
Epitaxy GaN na Si
Ma e jiri ya tụnyere silicon carbide, sapphire na ihe ndị ọzọ e ji eme ihe, usoro nkwadebe silicon substrate etolitela, ọ nwekwara ike inye nnukwu ihe ndị e ji eme ihe nke ọma nke nwere arụmọrụ dị elu. N'otu oge ahụ, ihe ndị e ji eme ihe nke okpomọkụ na ihe ndị e ji eme ihe nke eletriki dị mma, usoro ngwaọrụ eletrọnịkị Si etolitekwala. Ohere nke ijikọta ngwaọrụ optoelectronic GaN na ngwaọrụ eletrọnịkị Si n'ọdịnihu na-emekwa ka uto nke GaN epitaxy na silicon mara mma nke ukwuu.
Agbanyeghị, n'ihi nnukwu ọdịiche dị na ihe ndị na-agbanwe agbanwe n'etiti ihe Si na ihe GaN, ihe dị iche iche nke GaN na ihe Si bụ nnukwu ihe na-adịghị mma, ọ dịkwa mkpa iche ọtụtụ nsogbu ihu:
✔ Nsogbu ike njikọ elu. Mgbe GaN tolitere na mkpụrụ Si, a ga-ebu ụzọ tinye elu mkpụrụ Si ka ọ bụrụ amorphous silicon nitride oyi akwa nke na-adịghị mma maka nucleation na uto nke GaN dị elu. Na mgbakwunye, elu Si ga-ebu ụzọ kpọtụrụ Ga, nke ga-emebi elu mkpụrụ Si. N'oge okpomọkụ dị elu, mmebi nke elu Si ga-agbasa n'ime oyi akwa epitaxial GaN iji mepụta ntụpọ silicon ojii.
✔ Ndakọrịta nke eriri dị n'etiti GaN na Si buru ibu (~17%), nke ga-eduga n'ịmepụta mgbanwe eriri dị elu ma belata ịdị mma nke oyi akwa epitaxial nke ukwuu;
✔ Ma e jiri ya tụnyere Si, GaN nwere nnukwu mmụba okpomọkụ (ọnụọgụ mmụba okpomọkụ nke GaN bụ ihe dị ka 5.6 × 10-6K-1, ọnụọgụ mmụba okpomọkụ nke Si bụ ihe dị ka 2.6 × 10-6K-1), a pụkwara ịmepụta mgbawa na oyi akwa epitaxial nke GaN n'oge oyi nke okpomọkụ epitaxial gaa na okpomọkụ ụlọ;
✔ Si na-emeghachi omume na NH3 n'oge okpomọkụ dị elu iji mepụta polycrystalline SiNx. AlN enweghị ike ịmepụta nucleus nke na-adabere na ya na polycrystalline SiNx, nke na-eduga na nhazi nke GaN nke mechara too na ọtụtụ ntụpọ, na-ebute ịdị mma kristal adịghị mma nke oyi akwa epitaxial GaN, na ọbụna ihe isi ike n'ịmepụta oyi akwa epitaxial GaN nke nwere kristal otu kristal [6].
Iji dozie nsogbu nke nnukwu ọdịiche dị n'etiti lattice, ndị nchọpụta agbalịala iwebata ihe dịka AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, na SiC dị ka akwa nchekwa na ihe ndị dị na Si. Iji zere imepụta polycrystalline SiNx ma belata mmetụta ọjọọ ya na ịdị mma kristal nke ihe GaN/AlN/Si (111), a na-achọkarị ka ewebata TMMal ruo oge ụfọdụ tupu uto epitaxial nke oyi akwa nchekwa AlN iji gbochie NH3 imeghachi omume na elu Si a kpugheere iji mepụta SiNx. Na mgbakwunye, enwere ike iji teknụzụ epitaxial dị ka teknụzụ substrate eme ihe iji melite ịdị mma nke oyi akwa epitaxial. Mmepe nke teknụzụ ndị a na-enyere aka igbochi nhazi nke SiNx na interface epitaxial, kwalite uto akụkụ abụọ nke oyi akwa epitaxial GaN, ma melite ịdị mma uto nke oyi akwa epitaxial. Na mgbakwunye, a na-ewebata oyi akwa nchekwa AlN iji kwụọ ụgwọ maka nrụgide tensile nke ọdịiche dị na coefficients mgbasa okpomọkụ kpatara iji zere mgbawa na oyi akwa epitaxial GaN na silicon substrate. Nnyocha Krost gosiri na enwere njikọ dị mma n'etiti ọkpụrụkpụ nke oyi akwa nchekwa AlN na mbelata nrụgide. Mgbe ọkpụrụkpụ oyi akwa nchekwa ruru 12nm, enwere ike ịkụ oyi akwa epitaxial nke karịrị 6μm na silicon substrate site na usoro uto kwesịrị ekwesị na-enweghị mgbawa oyi akwa epitaxial.
Mgbe ndị nchọpụta tinyere mgbalị ogologo oge, mma nke oyi akwa epitaxial GaN nke a kụrụ na silicon substrates amụbaala nke ukwuu, ngwaọrụ dịka transistors mmetụta ubi, ihe nchọpụta ultraviolet mgbochi Schottky, LEDs na-acha anụnụ anụnụ na laser ultraviolet emeela nnukwu ọganihu.
Na nchịkọta, ebe ọ bụ na ihe ndị a na-ejikarị eme ihe na GaN epitaxial bụ epitaxy dị iche iche, ha niile na-eche nsogbu ndị a na-ahụkarị ihu dịka enweghị nhazi lattice na nnukwu ọdịiche dị na ihe ndị na-eme ka okpomọkụ gbasaa ruo n'ọkwa dị iche iche. Ihe ndị a na-ejikarị eme ihe na GaN epitaxial bụ ndị tozuru oke site na teknụzụ, a kabeghịkwa emepụta ihe ndị a na-eji eme ihe. Ọnụ ego mmepụta dị elu, nha ihe ndị a na-eji eme ihe dị obere, àgwà ihe ndị a na-eji eme ihe adịghịkwa mma. Mmepe nke ihe ndị a na-eji eme ihe na GaN epitaxial ọhụrụ na mmezi nke mma ihe ndị a ka bụ otu n'ime ihe ndị dị mkpa na-egbochi mmepe ọzọ nke ụlọ ọrụ ihe ndị a na-eji eme ihe na GaN epitaxial.
IV. Ụzọ ndị a na-ejikarị eme ihe maka epitaxy GaN
MOCVD (ntinye anwụrụ kemịkalụ)
O yiri ka epitaxy dị n'ụdị GaN bụ nhọrọ kacha mma maka epitaxy GaN. Agbanyeghị, ebe ọ bụ na ihe ndị na-ebute ụzọ maka itinye anwụrụ kemịkalụ bụ trimethylgallium na ammonia, gas na-ebukwa ya bụ hydrogen, okpomọkụ uto MOCVD nkịtị dị ihe dị ka 1000-1100℃, ọnụego uto nke MOCVD dị ihe dị ka microns ole na ole kwa elekere. Ọ nwere ike imepụta njikọ dị elu na ọkwa atọm, nke dabara nke ọma maka itolite heterojunctions, olulu mmiri quantum, superlattices na nhazi ndị ọzọ. A na-ejikarị ọnụego uto ya ngwa ngwa, ịdị mma dị mma, na ịdị mma maka uto nnukwu mpaghara na ọtụtụ iberibe na mmepụta ụlọ ọrụ mmepụta ihe.
MBE (Epitaxy nke molekul beam)
N'ime epitaxy nke molekul beam, Ga na-eji isi iyi elemental, a na-enweta nitrogen na-arụ ọrụ site na nitrogen site na plasma RF. Ma e jiri ya tụnyere usoro MOCVD, okpomọkụ uto MBE dị ihe dị ka 350-400℃ ala. Okpomọkụ uto dị ala nwere ike izere mmetọ ụfọdụ nke gburugburu okpomọkụ dị elu nwere ike ịkpata. Sistemụ MBE na-arụ ọrụ n'okpuru oghere dị elu, nke na-enye ya ohere itinye ọtụtụ ụzọ nchọpụta n'ime ebe. N'otu oge ahụ, enweghị ike iji ọnụego uto na ikike mmepụta ya tụnyere MOCVD, a na-ejikwa ya eme ihe karịa na nyocha sayensị [7].
Ọgụgụ 5 (a) Eiko-MBE schematic (b) MBE isi mmeghachi omume chamber schematic
Usoro HVPE (usoro hydride vapor phase epitaxy)
Ihe ndị bu ụzọ mee usoro epitaxy nke hydride vapor phase bụ GaCl3 na NH3. Detchprohm na ndị otu ya jiri usoro a mee ka oyi akwa epitaxial nke GaN too ọtụtụ narị microns n'elu ihe mkpuchi sapphire. N'ime nnwale ha, e toro oyi akwa nke ZnO n'etiti ihe mkpuchi sapphire na oyi akwa epitaxial dị ka ihe mkpuchi, a kpụpụkwara oyi akwa epitaxial site na elu ihe mkpuchi ahụ. Ma e jiri ya tụnyere MOCVD na MBE, isi ihe dị na usoro HVPE bụ ọnụego uto ya dị elu, nke dabara adaba maka mmepụta nke oyi akwa dị arọ na ihe ndị buru ibu. Agbanyeghị, mgbe ọkpụrụkpụ nke oyi akwa epitaxial gafere 20μm, oyi akwa epitaxial nke usoro a mepụtara na-adịkarị mfe ịgbawa.
Akira USUI webatara teknụzụ ihe owuwu dabere na usoro a. Ha buru ụzọ kụọ oyi akwa epitaxial GaN dị gịrịgịrị nke dị 1-1.5μm n'elu ihe owuwu sapphire site na iji usoro MOCVD. Oyi akwa epitaxial ahụ nwere oyi akwa buffer GaN dị 20nm nke a kụrụ n'okpuru ọnọdụ okpomọkụ dị ala na oyi akwa GaN nke a kụrụ n'okpuru ọnọdụ okpomọkụ dị elu. Mgbe ahụ, na 430℃, a kpuchiri oyi akwa SiO2 n'elu oyi akwa epitaxial ahụ, e mekwara eriri windo na ihe nkiri SiO2 site na fotolithography. Oghere eriri ahụ bụ 7μm na obosara ihe mkpuchi ahụ sitere na 1μm ruo 4μm. Mgbe emechara nke a, ha nwetara oyi akwa epitaxial GaN na ihe mejupụtara sapphire dị sentimita 2 nke na-enweghị mgbawa ma dịkwa ire ụtọ dị ka enyo ọbụlagodi mgbe ọkpụrụkpụ ya ruru iri ma ọ bụ ọbụna narị microns. E wedara njupụta ntụpọ ahụ site na 109-1010cm-2 nke usoro HVPE ọdịnala ruo ihe dị ka 6×107cm-2. Ha kwukwara na nnwale ahụ na mgbe mmụba ahụ gafere 75μm/h, elu ihe nlele ahụ ga-aghọ ihe siri ike[8].
Foto nke 6 Usoro eserese nke ihe osise
V. Nchịkọta na Echiche
Ihe GaN malitere ịpụta ìhè na 2014 mgbe ọkụ na-acha anụnụ anụnụ LED meriri ihe nrite Nobel na Fizik n'afọ ahụ, wee banye n'ọhịa ọha na eze nke ngwa chaja ngwa ngwa n'ọhịa eletrọniki ndị ahịa. N'ezie, ngwa dị na amplifiers ike na ngwaọrụ RF ejiri na ọdụ ntọala 5G nke ọtụtụ mmadụ na-apụghị ịhụ apụtawokwa nwayọ. N'afọ ndị na-adịbeghị anya, a na-atụ anya na ọganihu nke ngwaọrụ ike ụgbọala nke GaN ga-emepe ebe uto ọhụrụ maka ahịa ngwa ihe GaN.
Nnukwu ọchịchọ ahịa ga-akwalite mmepe nke ụlọ ọrụ na teknụzụ metụtara GaN. Site na ntozu oke na mmezi nke usoro ụlọ ọrụ metụtara GaN, nsogbu ndị teknụzụ epitaxial GaN dị ugbu a na-eche ihu ga-emesịa ka mma ma ọ bụ merie. N'ọdịnihu, ndị mmadụ ga-emepụta teknụzụ epitaxial ọhụrụ na nhọrọ substrate kachasị mma. Mgbe ahụ, ndị mmadụ ga-enwe ike ịhọrọ teknụzụ nyocha mpụga na substrate kacha mma maka ọnọdụ ngwa dị iche iche dịka njirimara nke ọnọdụ ngwa si dị, ma mepụta ngwaahịa ahaziri ahazi kachasị asọmpi.
Oge ozi: Juun-28-2024