1. Үшінші буын жартылай өткізгіштері
Бірінші буын жартылай өткізгіш технологиясы Si және Ge сияқты жартылай өткізгіш материалдар негізінде жасалды. Бұл транзисторлар мен интегралдық микросхемалар технологиясын дамытудың материалдық негізі болып табылады. Бірінші буын жартылай өткізгіш материалдары 20 ғасырда электроника өнеркәсібінің негізін қалады және интегралдық микросхемалар технологиясының негізгі материалдары болып табылады.
Екінші буын жартылай өткізгіш материалдарына негізінен галлий арсениді, индий фосфиді, галлий фосфиді, индий арсениді, алюминий арсениді және олардың үштік қосылыстары жатады. Екінші буын жартылай өткізгіш материалдары оптоэлектрондық ақпарат индустриясының негізі болып табылады. Осы негізде жарықтандыру, дисплей, лазер және фотоэлектрлік техника сияқты байланысты салалар дамыды. Олар қазіргі заманғы ақпараттық технологиялар мен оптоэлектрондық дисплей индустрияларында кеңінен қолданылады.
Үшінші буын жартылай өткізгіш материалдарының өкілдік материалдарына галлий нитриді және кремний карбиді жатады. Олардың кең жолақты саңылауы, электрондардың жоғары қанығу жылдамдығы, жоғары жылу өткізгіштігі және жоғары тесілу өрісінің беріктігі арқасында олар жоғары қуатты тығыздықты, жоғары жиілікті және төмен шығынды электрондық құрылғыларды дайындау үшін өте қолайлы материалдар болып табылады. Олардың ішінде кремний карбиді қуат құрылғылары жоғары энергия тығыздығы, төмен энергия тұтынуы және шағын өлшемдерінің артықшылықтарына ие және жаңа энергия көліктерінде, фотоэлектрлік техникада, теміржол көлігінде, үлкен деректерде және басқа да салаларда кең қолдану перспективасына ие. Галлий нитриді РФ құрылғылары жоғары жиілікті, жоғары қуатты, кең өткізу қабілеттілігі, төмен энергия тұтынуы және шағын өлшемдерінің артықшылықтарына ие және 5G байланысында, Заттар интернетінде, әскери радарда және басқа да салаларда кең қолдану перспективасына ие. Сонымен қатар, галлий нитридіне негізделген қуат құрылғылары төмен вольтты салада кеңінен қолданылуда. Сонымен қатар, соңғы жылдары жаңадан пайда болып жатқан галлий оксиді материалдары қолданыстағы SiC және GaN технологияларымен техникалық үйлесімділік қалыптастырады және төмен жиілікті және жоғары вольтты салаларда қолдану перспективасына ие болады деп күтілуде.
Екінші буын жартылай өткізгіш материалдарымен салыстырғанда, үшінші буын жартылай өткізгіш материалдарының өткізу жолағының ені кеңірек (бірінші буын жартылай өткізгіш материалының типтік материалы Si өткізу жолағының ені шамамен 1,1 эВ, екінші буын жартылай өткізгіш материалының типтік материалы GaAs өткізу жолағының ені шамамен 1,42 эВ, ал үшінші буын жартылай өткізгіш материалының типтік материалы GaN өткізу жолағының ені 2,3 эВ-тан жоғары), радиацияға төзімділігі жоғары, электр өрісінің бұзылуына төзімділігі жоғары және температураға төзімділігі жоғары. Өткізу жолағының ені кеңірек үшінші буын жартылай өткізгіш материалдары радиацияға төзімді, жоғары жиілікті, жоғары қуатты және жоғары интеграция тығыздығы бар электрондық құрылғыларды өндіруге өте қолайлы. Оларды микротолқынды радиожиілікті құрылғыларда, жарықдиодтарда, лазерлерде, қуат құрылғыларында және басқа да салаларда қолдану көпшіліктің назарын аударды және олар мобильді байланыс, ақылды желілер, теміржол транзиті, жаңа энергия көліктері, тұтыну электроникасы, ультракүлгін және көк-жасыл жарық құрылғыларында кең даму перспективаларын көрсетті [1].
Сурет көзі: CASA, Чжешанг бағалы қағаздарды зерттеу институты
1-сурет GaN қуат құрылғысының уақыт шкаласы және болжамы
II GaN материалының құрылымы мен сипаттамалары
GaN – тікелей тыйым салынған жартылай өткізгіш. Бөлме температурасында вурцит құрылымының тыйым салынған ені шамамен 3,26 эВ құрайды. GaN материалдарында үш негізгі кристалдық құрылым бар, атап айтқанда вурцит құрылымы, сфалерит құрылымы және тас тұзы құрылымы. Олардың ішінде вурцит құрылымы ең тұрақты кристалдық құрылым болып табылады. 2-суретте GaN алтыбұрышты вурцит құрылымының диаграммасы көрсетілген. GaN материалының вурцит құрылымы алтыбұрышты тығыз орналасқан құрылымға жатады. Әрбір бірлік ұяшықта 6 N атомы және 6 Ga атомы бар 12 атом бар. Әрбір Ga (N) атомы ең жақын 4 N (Ga) атомымен байланыс түзеді және ABABAB ретімен [0001] бағыты бойынша қабаттасады [2].
2-сурет Вурцит құрылымының GaN кристалды жасушасының диаграммасы
III GaN эпитаксиясы үшін жиі қолданылатын субстраттар
GaN негіздері бойынша біртекті эпитаксия GaN эпитаксиясы үшін ең жақсы таңдау болып көрінеді. Дегенмен, GaN байланыс энергиясының үлкен болуына байланысты, температура 2500℃ балқу температурасына жеткенде, оның сәйкес ыдырау қысымы шамамен 4,5 ГПа құрайды. Ыдырау қысымы осы қысымнан төмен болғанда, GaN ерімейді, бірақ тікелей ыдырайды. Бұл Чохральский әдісі сияқты жетілген негіз дайындау технологияларын GaN монокристалды негіздерін дайындауға жарамсыз етеді, бұл GaN негіздерін жаппай өндіруді қиындатады және қымбатқа түседі. Сондықтан, GaN эпитаксиалды өсуінде жиі қолданылатын негіздерге негізінен Si, SiC, сапфир және т.б. жатады [3].
3-кесте. GaN және жиі қолданылатын субстрат материалдарының параметрлері
Сапфирдегі GaN эпитаксиясы
Сапфир тұрақты химиялық қасиеттерге ие, арзан және ірі өндіріс саласында жоғары жетілуге ие. Сондықтан ол жартылай өткізгіш құрылғыларды жасауда ең алғашқы және кеңінен қолданылатын субстрат материалдарының біріне айналды. GaN эпитаксисі үшін жиі қолданылатын субстраттардың бірі ретінде, сапфир субстраттары үшін шешілуі қажет негізгі мәселелер:
✔ Сапфир (Al2O3) мен GaN арасындағы үлкен торлы сәйкессіздікке байланысты (шамамен 15%), эпитаксиалды қабат пен субстрат арасындағы шекарадағы ақау тығыздығы өте жоғары. Оның жағымсыз әсерлерін азайту үшін, эпитаксиалды процесс басталмас бұрын субстрат кешенді алдын ала өңдеуден өтуі керек. Сапфир субстраттарында GaN эпитаксиасын өсірмес бұрын, алдымен субстрат бетін ластаушы заттарды, қалдық жылтырату зақымдарын және т.б. кетіру және сатылар мен сатылы бет құрылымдарын жасау үшін мұқият тазалау керек. Содан кейін, эпитаксиалды қабаттың ылғалдану қасиеттерін өзгерту үшін субстрат беті нитридтеледі. Соңында, соңғы эпитаксиалды өсуге дайындалу үшін субстрат бетіне жұқа AlN буферлік қабатын (әдетте қалыңдығы 10-100 нм) құйып, төмен температурада күйдіру қажет. Солай бола тұрса да, сапфир субстраттарында өсірілген GaN эпитаксиалды қабықшаларындағы дислокация тығыздығы гомеопитаксиалды қабықшаларға қарағанда әлі де жоғары (шамамен 1010 см-2, кремний гомеопитаксиалды қабықшаларындағы немесе галлий арсенидінің гомеопитаксиалды қабықшаларындағы дислокация тығыздығы іс жүзінде нөлге тең немесе 102 және 104 см-2 аралығында). Жоғары ақау тығыздығы тасымалдаушылардың қозғалғыштығын төмендетеді, осылайша азшылық тасымалдаушыларының қызмет ету мерзімін қысқартады және жылу өткізгіштігін төмендетеді, мұның бәрі құрылғының жұмысын төмендетеді [4];
✔ Сапфирдің жылулық кеңею коэффициенті GaN-ге қарағанда жоғары, сондықтан тұндыру температурасынан бөлме температурасына дейін салқындату процесінде эпитаксиалды қабатта екі осьті қысу кернеуі пайда болады. Қалың эпитаксиалды қабықшалар үшін бұл кернеу қабықшаның немесе тіпті негіздің жарылуына әкелуі мүмкін;
✔ Басқа негіздермен салыстырғанда, сапфир негіздерінің жылу өткізгіштігі төмен (100℃ температурада шамамен 0,25 Вт*см-1*К-1), ал жылуды тарату өнімділігі нашар;
✔ Өткізгіштігінің нашарлығына байланысты, сапфир негіздері оларды басқа жартылай өткізгіш құрылғылармен біріктіруге және қолдануға қолайлы емес.
Сапфир негіздерінде өсірілген GaN эпитаксиалды қабаттарының ақау тығыздығы жоғары болғанымен, ол GaN негізіндегі көк-жасыл жарықдиодтардың оптоэлектрондық өнімділігін айтарлықтай төмендетпейтін сияқты, сондықтан сапфир негіздер әлі де GaN негізіндегі жарықдиодтар үшін кеңінен қолданылатын субстраттар болып табылады.
Лазерлер немесе басқа да жоғары тығыздықты қуат құрылғылары сияқты GaN құрылғыларының жаңа қолданылу аясының кеңеюімен сапфир негіздерінің туа біткен ақаулары оларды қолданудағы шектеулерге айналуда. Сонымен қатар, SiC негіздерін өсіру технологиясының дамуымен, шығындардың төмендеуімен және Si негіздерінде GaN эпитаксиалды технологиясының жетілуімен сапфир негіздерінде GaN эпитаксиалды қабаттарын өсіру бойынша зерттеулер біртіндеп суыту үрдісін көрсетті.
SiC-дегі GaN эпитаксиясы
Сапфирмен салыстырғанда, SiC субстраттарының (4H- және 6H-кристалдары) GaN эпитаксиалды қабаттарымен торлы сәйкессіздігі аз (3,1%, [0001] бағытталған эпитаксиалды пленкаларға баламалы), жоғары жылу өткізгіштігі (шамамен 3,8 Вт*см-1*K-1) және т.б. бар. Сонымен қатар, SiC субстраттарының өткізгіштігі субстраттың артқы жағында электрлік байланыстардың жасалуына мүмкіндік береді, бұл құрылғы құрылымын жеңілдетуге көмектеседі. Бұл артықшылықтардың болуы кремний карбидті субстраттардағы GaN эпитаксииясымен жұмыс істеуге көбірек зерттеушілерді тартты.
Дегенмен, GaN эпителий қабаттарын өсіруден аулақ болу үшін SiC субстраттарында тікелей жұмыс істеу бірқатар кемшіліктерге тап болады, соның ішінде:
✔ SiC негіздерінің беткі кедір-бұдырлығы сапфир негіздеріне қарағанда әлдеқайда жоғары (сапфир кедір-бұдырлығы 0,1 нм RMS, SiC кедір-бұдырлығы 1 нм RMS), SiC негіздері жоғары қаттылыққа және өңдеу өнімділігінің нашарлығына ие, және бұл кедір-бұдырлық және қалдық жылтырату зақымдары да GaN эпиляторларындағы ақаулардың көздерінің бірі болып табылады.
✔ SiC негіздерінің бұрандалы дислокация тығыздығы жоғары (дислокация тығыздығы 103-104 см-2), бұрандалы дислокациялар GaN эпилятор қабатына таралып, құрылғының жұмысын төмендетуі мүмкін;
✔ Субстрат бетіндегі атомдық орналасу GaN эпитаксиалды қабатында қабаттасу ақауларының (BSF) пайда болуын тудырады. SiC субстраттарындағы эпитаксиалды GaN үшін субстратта бірнеше мүмкін атомдық орналасу реттері бар, бұл оның үстіндегі эпитаксиалды GaN қабатының бастапқы атомдық қабаттасу ретінің сәйкессіздігіне әкеледі, бұл қабаттасу ақауларына бейім. Қабаттасу ақаулары (ҚА) с осі бойымен кіріктірілген электр өрістерін енгізеді, бұл жазықтықтағы тасымалдаушыларды бөлу құрылғыларының ағып кетуі сияқты мәселелерге әкеледі;
✔ SiC субстратының жылу кеңею коэффициенті AlN және GaN-ге қарағанда аз, бұл салқындату процесінде эпитаксиалды қабат пен субстрат арасында жылу кернеуінің жиналуына әкеледі. Вальтерейт пен Брэнд зерттеу нәтижелеріне сүйене отырып, бұл мәселені жұқа, когерентті түрде созылған AlN ядролану қабаттарында GaN эпитаксиалды қабаттарын өсіру арқылы жеңілдетуге немесе шешуге болады деп болжады;
✔ Ga атомдарының нашар ылғалдану мәселесі. GaN эпитаксиалды қабаттарын SiC бетінде тікелей өсірген кезде, екі атом арасындағы нашар ылғалдануға байланысты, GaN субстрат бетінде 3D аралдың өсуіне бейім. Буферлік қабатты енгізу GaN эпитаксиалында эпитаксиалды материалдардың сапасын жақсарту үшін ең көп қолданылатын шешім болып табылады. AlN немесе AlxGa1-xN буферлік қабатын енгізу SiC бетінің ылғалдануын тиімді түрде жақсартып, GaN эпитаксиалды қабатын екі өлшемде өсіруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, ол кернеуді реттеп, субстрат ақауларының GaN эпитаксиалына таралуына жол бермейді;
✔ SiC субстраттарын дайындау технологиясы әлі толық дамымаған, субстраттың құны жоғары, жеткізушілер аз, ал ұсыныс аз.
Торрес және т.б. зерттеулері эпитаксия алдында SiC субстратын H2-мен жоғары температурада (1600°C) оюлау субстрат бетінде реттелген сатылы құрылымды тудыруы мүмкін екенін, осылайша бастапқы субстрат бетінде тікелей өсірілгенге қарағанда жоғары сапалы AlN эпитаксиалды пленкасын алуы мүмкін екенін көрсетеді. Се және оның командасының зерттеулері сонымен қатар кремний карбидті субстратын оюмен алдын ала өңдеу GaN эпитаксиалды қабатының беттік морфологиясын және кристалдық сапасын айтарлықтай жақсарта алатынын көрсетеді. Смит және т.б. субстрат/буфер қабатынан және буфер қабаты/эпитаксиалды қабат интерфейстерінен пайда болатын бұрандалы дислокациялар субстраттың жазықтығымен байланысты екенін анықтады [5].
4-сурет. Әртүрлі беттік өңдеу жағдайларында 6H-SiC субстратында (0001) өсірілген GaN эпитаксиалды қабат үлгілерінің TEM морфологиясы (а) химиялық тазалау; (b) химиялық тазалау + сутегі плазмасымен өңдеу; (c) химиялық тазалау + сутегі плазмасымен өңдеу + 1300℃ сутегімен 30 минут бойы жылумен өңдеу.
Si бетіндегі GaN эпитаксиясы
Кремний карбидімен, сапфирмен және басқа да негіздермен салыстырғанда, кремний негізін дайындау процесі жетілген және ол жоғары құны бар жетілген үлкен өлшемді негіздерді тұрақты түрде қамтамасыз ете алады. Сонымен қатар, жылу өткізгіштік және электр өткізгіштік жақсы, ал Si электронды құрылғыларының процесі жетілген. Болашақта оптоэлектронды GaN құрылғыларын Si электронды құрылғыларымен мінсіз біріктіру мүмкіндігі кремнийдегі GaN эпитаксиясының өсуін өте тартымды етеді.
Дегенмен, Si субстраты мен GaN материалы арасындағы тор тұрақтыларының үлкен айырмашылығына байланысты, Si субстратындағы GaN гетерогенді эпитаксиясы әдеттегі үлкен сәйкессіздік эпитаксиясы болып табылады және ол бірқатар мәселелерге тап болуы керек:
✔ Беттік интерфейс энергиясы мәселесі. GaN Si негізінде өскен кезде, Si негізіндегі бет алдымен аморфты кремний нитриді қабатын қалыптастыру үшін нитридтеледі, бұл жоғары тығыздықтағы GaN ядролануына және өсуіне қолайлы емес. Сонымен қатар, Si беті алдымен Ga-мен жанасады, бұл Si негізіндегі бетті коррозияға ұшыратады. Жоғары температурада Si бетінің ыдырауы қара кремний дақтарын қалыптастыру үшін GaN эпитаксиалды қабатына диффузияланады.
✔ GaN және Si арасындағы тор тұрақтысының сәйкессіздігі үлкен (~17%), бұл жоғары тығыздықтағы бұрандама дислокацияларының пайда болуына әкеледі және эпитаксиалды қабаттың сапасын айтарлықтай төмендетеді;
✔ Si-мен салыстырғанда, GaN жылулық кеңею коэффициенті үлкенірек (GaN жылулық кеңею коэффициенті шамамен 5,6×10-6K-1, Si жылулық кеңею коэффициенті шамамен 2,6×10-6K-1), және эпитаксиалды температура бөлме температурасына дейін салқындаған кезде GaN эпитаксиалды қабатында жарықтар пайда болуы мүмкін;
✔ Si жоғары температурада NH3-пен әрекеттесіп, поликристалды SiNx түзеді. AlN поликристалды SiNx-те басым бағытталған ядро түзе алмайды, бұл кейіннен өскен GaN қабатының бағдарының бұзылуына және көптеген ақауларға әкеледі, бұл GaN эпитаксиалды қабатының кристалдық сапасының нашарлауына, тіпті монокристалды GaN эпитаксиалды қабатын түзудегі қиындықтарға әкеледі [6].
Үлкен торлы сәйкессіздік мәселесін шешу үшін зерттеушілер Si негіздерінде буферлік қабаттар ретінде AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO және SiC сияқты материалдарды енгізуге тырысты. Поликристалды SiNx түзілуін болдырмау және оның GaN/AlN/Si (111) материалдарының кристалдық сапасына кері әсерін азайту үшін, әдетте, NH3-тің ашық Si бетімен әрекеттесіп, SiNx түзуіне жол бермеу үшін AlN буферлік қабатының эпитаксиалды өсуіне дейін белгілі бір уақыт аралығында TMAl енгізу қажет. Сонымен қатар, эпитаксиалды қабаттың сапасын жақсарту үшін өрнекті субстрат технологиясы сияқты эпитаксиалды технологияларды қолдануға болады. Бұл технологиялардың дамуы эпитаксиалды шекарада SiNx түзілуін тежеуге, GaN эпитаксиалды қабатының екі өлшемді өсуін ынталандыруға және эпитаксиалды қабаттың өсу сапасын жақсартуға көмектеседі. Сонымен қатар, кремний негізіндегі GaN эпитаксиалды қабатындағы жарықтардың пайда болуын болдырмау үшін жылу кеңею коэффициенттерінің айырмашылығынан туындаған созылу кернеуін өтеу үшін AlN буферлік қабаты енгізіледі. Кросттың зерттеулері AlN буферлік қабатының қалыңдығы мен деформацияның азаюы арасында оң корреляция бар екенін көрсетеді. Буферлік қабаттың қалыңдығы 12 нм-ге жеткенде, эпитаксиалды қабаттың жарылуынсыз тиісті өсу схемасы арқылы кремний субстратында 6 мкм-ден қалың эпитаксиалды қабатты өсіруге болады.
Зерттеушілердің ұзақ мерзімді күш-жігерінен кейін кремний субстраттарында өсірілген GaN эпитаксиалды қабаттарының сапасы айтарлықтай жақсарды, ал далалық эффект транзисторлары, Шоттки тосқауылының ультракүлгін детекторлары, көк-жасыл жарықдиодтар және ультракүлгін лазерлер сияқты құрылғылар айтарлықтай жетістіктерге жетті.
Қорытындылай келе, жиі қолданылатын GaN эпитаксиалды субстраттарының барлығы гетерогенді эпитаксиалды болғандықтан, олардың барлығы тордың сәйкес келмеуі және жылу кеңею коэффициенттерінің әртүрлі дәрежедегі үлкен айырмашылықтары сияқты жалпы мәселелерге тап болады. Біртекті эпитаксиалды GaN субстраттары технологияның жетілуімен шектеледі, ал субстраттар әлі жаппай өндірілмеген. Өндіріс құны жоғары, субстрат мөлшері кішкентай және субстрат сапасы идеалды емес. Жаңа GaN эпитаксиалды субстраттарын әзірлеу және эпитаксиалды сапаны жақсарту әлі де GaN эпитаксиалды өнеркәсібінің одан әрі дамуын шектейтін маңызды факторлардың бірі болып табылады.
IV. GaN эпитаксиясының жалпы әдістері
MOCVD (химиялық бу тұндыру)
GaN субстраттарында біртекті эпитаксия GaN эпитаксиясы үшін ең жақсы таңдау болып көрінеді. Дегенмен, химиялық бу тұнбасының прекурсорлары триметилгаллий және аммиак, ал тасымалдаушы газ сутегі болғандықтан, MOCVD өсу температурасы шамамен 1000-1100℃, ал MOCVD өсу жылдамдығы сағатына бірнеше микронды құрайды. Ол атом деңгейінде тік шекараларды жасай алады, бұл гетероөткізгіштерді, кванттық ұңғымаларды, суперторларды және басқа құрылымдарды өсіруге өте қолайлы. Оның жылдам өсу жылдамдығы, жақсы біркелкілігі және үлкен аумақты және көп бөлікті өсуге жарамдылығы көбінесе өнеркәсіптік өндірісте қолданылады.
MBE (молекулалық сәулелік эпитаксия)
Молекулалық сәулелік эпитаксияда Ga элементтік көзді пайдаланады, ал белсенді азот азоттан РФ плазмасы арқылы алынады. MOCVD әдісімен салыстырғанда, MBE өсу температурасы шамамен 350-400℃ төмен. Төмен өсу температурасы жоғары температуралы ортадан туындауы мүмкін белгілі бір ластанудан аулақ бола алады. MBE жүйесі ультра жоғары вакуумда жұмыс істейді, бұл оған in situ detection әдістерін көбірек біріктіруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, оның өсу жылдамдығы мен өндірістік қуатын MOCVD-мен салыстыруға болмайды және ол ғылыми зерттеулерде көбірек қолданылады [7].
5-сурет (a) Eiko-MBE схемасы (b) MBE негізгі реакция камерасының схемасы
HVPE әдісі (гидридті бу фазасының эпитаксиясы)
Гидридті бу фазалық эпитаксия әдісінің прекурсорлары GaCl3 және NH3 болып табылады. Детчпром және т.б. бұл әдісті сапфир субстратының бетінде жүздеген микрон қалыңдықтағы GaN эпитаксиалды қабатын өсіру үшін қолданды. Олардың тәжірибесінде сапфир субстраты мен эпитаксиалды қабат арасында буферлік қабат ретінде ZnO қабаты өсірілді, ал эпитаксиалды қабат субстрат бетінен аршылды. MOCVD және MBE-мен салыстырғанда, HVPE әдісінің басты ерекшелігі - оның жоғары өсу жылдамдығы, ол қалың қабаттар мен көлемді материалдарды өндіруге жарамды. Дегенмен, эпитаксиалды қабаттың қалыңдығы 20 мкм-ден асқан кезде, осы әдіспен алынған эпитаксиалды қабат жарықтарға бейім болады.
Akira USUI осы әдіске негізделген өрнекті субстрат технологиясын енгізді. Олар алдымен MOCVD әдісін қолдана отырып, сапфир субстратында қалыңдығы 1-1,5 мкм жұқа GaN эпитаксиалды қабатын өсірді. Эпитаксиалды қабат төмен температура жағдайында өсірілген 20 нм қалыңдықтағы GaN буферлік қабатынан және жоғары температура жағдайында өсірілген GaN қабатынан тұрды. Содан кейін, 430℃ температурада эпитаксиалды қабаттың бетіне SiO2 қабаты төселді, ал фотолитография арқылы SiO2 пленкасында терезе жолақтары жасалды. Жолақтардың аралығы 7 мкм, ал масканың ені 1 мкм-ден 4 мкм-ге дейін болды. Осы жетілдіруден кейін олар диаметрі 2 дюймдік сапфир субстратында жарықшақсыз және қалыңдығы ондаған немесе тіпті жүздеген микронға дейін өскен кезде де айнадай тегіс GaN эпитаксиалды қабатын алды. Ақау тығыздығы дәстүрлі HVPE әдісінің 109-1010 см-2-ден шамамен 6 × 107 см-2-ге дейін төмендеді. Олар сондай-ақ экспериментте өсу жылдамдығы 75 мкм/сағ-тан асқан кезде үлгі беті кедір-бұдыр болатынын атап өтті[8].
6-сурет. Графикалық субстрат схемасы
V. Қысқаша мазмұны және болжам
GaN материалдары 2014 жылы көк жарық диоды сол жылы физика бойынша Нобель сыйлығын жеңіп алған кезде пайда бола бастады және тұтынушылық электроника саласында жылдам зарядтау қолданбалары көпшіліктің саласына енді. Шын мәнінде, көпшілік көре алмайтын 5G базалық станцияларында қолданылатын қуат күшейткіштері мен РФ құрылғыларындағы қолданбалар да тыныш пайда болды. Соңғы жылдары GaN негізіндегі автомобиль деңгейіндегі қуат құрылғыларының серпілісі GaN материалдық қолданбалар нарығы үшін жаңа өсу нүктелерін ашады деп күтілуде.
Нарықтағы үлкен сұраныс GaN-мен байланысты салалар мен технологиялардың дамуына ықпал ететіні сөзсіз. GaN-мен байланысты өнеркәсіптік тізбектің жетілуімен және жетілдірілуімен қазіргі GaN эпитаксиалды технологиясы кездесетін мәселелер ақырында жақсарады немесе шешіледі. Болашақта адамдар жаңа эпитаксиалды технологияларды және одан да жақсы субстрат нұсқаларын әзірлейтіні сөзсіз. Сол кезде адамдар қолдану сценарийлерінің сипаттамаларына сәйкес әртүрлі қолдану сценарийлері үшін ең қолайлы сыртқы зерттеу технологиясы мен субстратты таңдай алады және ең бәсекеге қабілетті теңшелген өнімдерді шығара алады.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 28 маусым