1. Semiconductors taranaka fahatelo
Ny teknolojia semiconductor taranaka voalohany dia novolavolaina mifototra amin'ny fitaovana semiconductor toy ny Si sy Ge. Io no fototra iorenan'ny fampandrosoana ny transistors sy ny teknolojia circuit integrated. Ny fitaovana semiconductor taranaka voalohany no nametraka ny fototra ho an'ny indostrian'ny elektronika tamin'ny taonjato faha-20 ary fitaovana fototra ho an'ny teknolojia circuit integrated.
Ny akora semiconductor taranaka faharoa dia ahitana indrindra ny gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, aluminium arsenide ary ireo akora telo sosona ao aminy. Ny akora semiconductor taranaka faharoa no fototry ny indostrian'ny fampahalalana optoelektronika. Miorina amin'izany, dia novolavolaina ireo indostria mifandraika amin'izany toy ny jiro, fampisehoana, laser, ary photovoltaika. Ampiasaina betsaka amin'ny indostrian'ny teknolojia fampahalalana ankehitriny sy ny fampisehoana optoelektronika izy ireo.
Anisan'ny fitaovana solontenan'ny fitaovana semiconductor taranaka fahatelo ny gallium nitride sy silicon carbide. Noho ny elanelan'ny tarika midadasika, ny hafainganam-pandehan'ny fivezivezen'ny elektrôna avo lenta, ny conductivity mafana avo lenta, ary ny tanjaky ny saha breakdown avo lenta, dia fitaovana tsara indrindra izy ireo amin'ny fanomanana fitaovana elektronika manana hakitroky ny herinaratra avo lenta, matetika avo lenta, ary fatiantoka ambany. Anisan'izany, ny fitaovana herinaratra silicon carbide dia manana tombony amin'ny hakitroky ny angovo avo lenta, ny fanjifana angovo ambany, ary ny habeny kely, ary manana fahafahana fampiharana midadasika amin'ny fiara angovo vaovao, photovoltaics, fitaterana an-dalamby, angon-drakitra lehibe, ary sehatra hafa. Ny fitaovana RF Gallium nitride dia manana tombony amin'ny matetika avo lenta, ny herinaratra avo lenta, ny bandwidth midadasika, ny fanjifana herinaratra ambany ary ny habeny kely, ary manana fahafahana fampiharana midadasika amin'ny fifandraisana 5G, ny Internet of Things, ny radar miaramila ary sehatra hafa. Ankoatra izany, ny fitaovana herinaratra mifototra amin'ny gallium nitride dia nampiasaina betsaka tamin'ny sehatry ny voltazy ambany. Ankoatra izany, tato anatin'ny taona vitsivitsy, ny fitaovana gallium oxide vao misondrotra dia antenaina hamorona fifamenoana ara-teknika amin'ny teknolojia SiC sy GaN efa misy, ary manana fahafahana fampiharana mety amin'ny sehatry ny matetika ambany sy ny voltazy avo lenta.
Raha ampitahaina amin'ny fitaovana semiconductor taranaka faharoa, ny fitaovana semiconductor taranaka fahatelo dia manana sakany elanelana mivelatra kokoa (ny sakany elanelana mivelatra an'ny Si, fitaovana mahazatra amin'ny fitaovana semiconductor taranaka voalohany, dia eo amin'ny 1.1eV eo ho eo, ny sakany elanelana mivelatra an'ny GaAs, fitaovana mahazatra amin'ny fitaovana semiconductor taranaka faharoa, dia eo amin'ny 1.42eV eo ho eo, ary ny sakany elanelana mivelatra an'ny GaN, fitaovana mahazatra amin'ny fitaovana semiconductor taranaka fahatelo, dia mihoatra ny 2.3eV), fanoherana taratra matanjaka kokoa, fanoherana matanjaka kokoa ny fahatapahan'ny saha elektrika, ary fanoherana hafanana ambony kokoa. Ny fitaovana semiconductor taranaka fahatelo izay manana sakany elanelana mivelatra kokoa dia mety tsara amin'ny famokarana fitaovana elektronika mahatohitra taratra, matetika avo lenta, mahery vaika ary avo lenta. Ny fampiharana azy ireo amin'ny fitaovana radio matetika microwave, LED, laser, fitaovana herinaratra ary sehatra hafa dia nahasarika ny sain'ny maro, ary naneho vinavina mivelatra amin'ny fifandraisana finday, tambajotra marani-tsaina, fitateram-bahoaka, fiara angovo vaovao, elektronika mpanjifa, ary fitaovana hazavana ultraviolet sy manga-maitso [1].
Loharano sary: CASA, Zheshang Securities Research Institute
Sary 1 Fe-potoana sy vinavinan'ny fitaovana herinaratra GaN
II Rafitra sy toetran'ny akora GaN
Semiconductor mivantana misy elanelana misy bande. Ny sakany misy elanelana misy bande amin'ny rafitra wurtzite amin'ny mari-pana ao amin'ny efitrano dia eo amin'ny 3.26eV eo ho eo. Ny fitaovana GaN dia manana rafitra kristaly telo lehibe, dia ny rafitra wurtzite, ny rafitra sphalerite ary ny rafitra sira vato. Anisan'izany, ny rafitra wurtzite no rafitra kristaly marin-toerana indrindra. Ny sary 2 dia kisarisary maneho ny rafitra wurtzite hexagonal an'ny GaN. Ny rafitra wurtzite an'ny fitaovana GaN dia an'ny rafitra hexagonal mihidy. Ny sela tsirairay dia manana atôma 12, anisan'izany ny atôma 6 N sy ny atôma Ga 6. Ny atôma Ga (N) tsirairay dia mamorona fifamatorana amin'ny atôma N (Ga) 4 akaiky indrindra ary voalamina araka ny filaharan'ny ABABAB… manaraka ny lalana [0001] [2].
Sary 2 Kisarisin'ny sela kristaly GaN ao amin'ny rafitry ny Wurtzite
III Ireo substrates ampiasaina matetika amin'ny epitaxy GaN
Toa ny epitaxy homogeneous amin'ny substrates GaN no safidy tsara indrindra amin'ny epitaxy GaN. Na izany aza, noho ny angovon'ny fifamatoran'ny GaN lehibe, rehefa mahatratra ny teboka fandrendrehana 2500℃ ny mari-pana, dia eo amin'ny 4.5GPa eo ho eo ny tsindry faharavana mifanaraka amin'izany. Rehefa ambany noho io tsindry io ny tsindry faharavana, dia tsy miempo ny GaN fa miharatsy mivantana. Izany dia mahatonga ny teknolojia fanomanana substrate matotra toy ny fomba Czochralski tsy mety amin'ny fanomanana substrates kristaly tokana GaN, ka mahatonga ny substrates GaN ho sarotra ny mamokatra betsaka ary lafo vidy. Noho izany, ny substrates ampiasaina matetika amin'ny fitomboana epitaxial GaN dia ny Si, SiC, safira, sns. [3].
Tabilao 3 GaN sy ireo masontsivana amin'ny fitaovana substrate ampiasaina matetika
Epitaksia GaN amin'ny safira
Manana toetra simika marin-toerana ny safira, mora vidy, ary maharitra ela amin'ny famokarana amin'ny ambaratonga lehibe. Noho izany, dia lasa iray amin'ireo fitaovana fototra voalohany sy be mpampiasa indrindra amin'ny injenieran'ny fitaovana semiconductor izy io. Amin'ny maha-iray amin'ireo fototra ampiasaina matetika amin'ny epitaxy GaN azy, ireto ny olana lehibe mila vahana amin'ny fototra safira:
✔ Noho ny tsy fitoviana lehibe eo amin'ny safira (Al2O3) sy GaN (eo amin'ny 15%), dia avo dia avo ny hakitroky ny lesoka eo amin'ny fifandraisana misy eo amin'ny sosona epitaxial sy ny substrate. Mba hampihenana ny voka-dratsiny, dia tsy maintsy atao fitsaboana mialoha ny substrate alohan'ny hanombohan'ny dingana epitaxy. Alohan'ny hampitomboana ny epitaxy GaN amin'ny substrate safira, dia tsy maintsy diovina tsara aloha ny velaran'ny substrate mba hanesorana ny loto, ny fahasimbana sisa tavela amin'ny famolahana, sns., ary mba hamokarana tohatra sy rafitra ambonin'ny tohatra. Avy eo, dia afangaro amin'ny nitride ny velaran'ny substrate mba hanovana ny toetran'ny sosona epitaxial. Farany, mila apetraka eo amin'ny velaran'ny substrate ny sosona buffer AlN manify (matetika 10-100nm ny hateviny) ary andrahoina amin'ny hafanana ambany mba hiomanana amin'ny fitomboana epitaxial farany. Na izany aza, ny hakitroky ny dislocation ao amin'ny sarimihetsika epitaxial GaN ambolena amin'ny substrates safira dia mbola avo kokoa noho ny an'ny sarimihetsika homoepitaxial (eo amin'ny 1010cm-2 eo ho eo, raha ampitahaina amin'ny hakitroky ny dislocation zero amin'ny sarimihetsika homoepitaxial silicon na sarimihetsika homoepitaxial gallium arsenide, na eo anelanelan'ny 102 sy 104cm-2). Ny hakitroky ny lesoka ambony kokoa dia mampihena ny fivezivezen'ny mpitatitra, ka mampihena ny androm-piainan'ny mpitatitra vitsy an'isa ary mampihena ny conductivity mafana, izay samy hampihena ny fahombiazan'ny fitaovana [4];
✔ Lehibe kokoa noho ny an'ny GaN ny coefficient expansion mafanan'ny safira, ka hiteraka fihenjanana biaxial compressive ao amin'ny sosona epitaxial mandritra ny dingan'ny fampangatsiahana avy amin'ny mari-pana fametrahana mankany amin'ny mari-pana efitrano. Ho an'ny sarimihetsika epitaxial matevina kokoa, ity fihenjanana ity dia mety hiteraka triatra amin'ny sarimihetsika na ny substrate aza;
✔ Raha ampitahaina amin'ny substrates hafa, ny conductivity mafana amin'ny substrates safira dia ambany kokoa (eo amin'ny 0.25W * cm-1 * K-1 amin'ny 100 ℃), ary ambany ny fahombiazan'ny fanariana hafanana;
✔ Noho ny tsy fahampian'ny conductivity-ny, ny substrates safira dia tsy mety amin'ny fampidirana sy fampiharana azy amin'ny fitaovana semiconductor hafa.
Na dia avo aza ny hakitroky ny lesoka amin'ny sosona epitaxial GaN ambolena amin'ny substrates safira, dia toa tsy mampihena be loatra ny fahombiazan'ny optoelektronika amin'ny LED manga-maitso mifototra amin'ny GaN izany, ka mbola substrates ampiasaina matetika amin'ny LED mifototra amin'ny GaN ny substrates safira.
Miaraka amin'ny fivoaran'ny fampiharana vaovao kokoa amin'ny fitaovana GaN toy ny laser na fitaovana herinaratra avo lenta hafa, dia miha-lasa fetra amin'ny fampiharana azy ireo ny lesoka ao amin'ny substrate safira. Ankoatra izany, miaraka amin'ny fivoaran'ny teknolojia fitomboan'ny substrate SiC, ny fihenan'ny vidiny ary ny fahamatoran'ny teknolojia epitaxial GaN amin'ny substrate Si, dia naneho tsikelikely ny fironana fampangatsiahana ny fikarohana bebe kokoa momba ny fitomboan'ny sosona epitaxial GaN amin'ny substrate safira.
Epitaksia GaN amin'ny SiC
Raha ampitahaina amin'ny safira, ny substrates SiC (kristaly 4H- sy 6H-) dia manana tsy fitoviana kely kokoa amin'ny lattice amin'ny sosona epitaxial GaN (3.1%, mitovy amin'ny sarimihetsika epitaxial [0001]), conductivity mafana ambony kokoa (eo amin'ny 3.8W * cm-1 * K-1), sns. Ankoatra izany, ny conductivity an'ny substrates SiC dia mamela ny fifandraisana elektrika atao ao ambadiky ny substrate, izay manampy amin'ny fanatsorana ny rafitry ny fitaovana. Ny fisian'ireo tombony ireo dia nahasarika mpikaroka bebe kokoa hiasa amin'ny epitaxy GaN amin'ny substrates silicon carbide.
Na izany aza, ny fiasana mivantana amin'ny substrates SiC mba hisorohana ny fitomboan'ny epilayers GaN dia miatrika andiana fatiantoka ihany koa, anisan'izany ireto manaraka ireto:
✔ Avo lavitra noho ny an'ny safira ny haratony amin'ny velaran'ny substrates SiC (haratony safira 0.1nm RMS, haratony SiC 1nm RMS), avo lenta ny hamafin'ny substrates SiC ary ratsy ny fahombiazan'ny fanodinana, ary io haratony sy ny fahasimbana amin'ny famolahana sisa tavela io ihany koa no iray amin'ireo loharanon'ny lesoka amin'ny sosona epi GaN.
✔ Avo ny hakitroky ny fihetsehan'ny visy amin'ny substrates SiC (hakitroky ny fihetsehan'ny visy 103-104cm-2), mety hiparitaka any amin'ny epilayer GaN ny fihetsehan'ny visy ka hampihena ny fahombiazan'ny fitaovana;
✔ Ny fandaminana atomika eo amin'ny velaran'ny substrate dia miteraka fiforonan'ny lesoka stacking (BSF) ao amin'ny epilayer GaN. Ho an'ny GaN epitaxial amin'ny substrates SiC, misy filaharan'ny fandaminana atomika maromaro mety hitranga eo amin'ny substrate, ka miteraka filaharan'ny stacking atomika voalohany tsy mitovy amin'ny sosona epitaxial GaN eo aminy, izay mora voan'ny lesoka stacking. Ny lesoka stacking (SF) dia mampiditra saha elektrika namboarina manaraka ny c-axis, izay mitarika olana toy ny fivoahan'ny fitaovana fisarahana anaty fiaramanidina;
✔ Kely kokoa noho ny an'ny AlN sy GaN ny coefficient expansion mafana an'ny substrate SiC, izay miteraka fiangonan'ny stress mafana eo amin'ny sosona epitaxial sy ny substrate mandritra ny dingan'ny fampangatsiahana. Waltereit sy Brand dia naminavina mifototra amin'ny valin'ny fikarohana nataony fa ity olana ity dia azo ahena na vahana amin'ny alàlan'ny fampitomboana sosona epitaxial GaN amin'ny sosona nucleation AlN manify sy voahenjana tsara;
✔ Ny olana amin'ny tsy fahafahan'ny atôma Ga mando tsara. Rehefa mampitombo ny sosona epitaxial GaN mivantana eo amin'ny velaran'ny SiC, noho ny tsy fahafahan'ny atôma mando tsara eo amin'ireo atôma roa, dia mora mitombo ny nosy 3D eo amin'ny velaran'ny substrate ny GaN. Ny fampidirana sosona buffer no vahaolana ampiasaina matetika indrindra hanatsarana ny kalitaon'ny fitaovana epitaxial ao amin'ny epitaxy GaN. Ny fampidirana sosona buffer AlN na AlxGa1-xN dia afaka manatsara tsara ny fahafahan'ny velaran'ny SiC mando ary mampitombo ny sosona epitaxial GaN amin'ny refy roa. Ho fanampin'izany, afaka mandrindra ny fihenjanana ihany koa izy io ary misoroka ny lesoka amin'ny substrate tsy hiitatra amin'ny epitaxy GaN;
✔ Mbola tsy matotra ny teknolojia fanomanana ny substrates SiC, lafo ny vidin'ny substrate, ary vitsy ny mpamatsy sy ny famatsiana.
Ny fikarohan'i Torres et al. dia mampiseho fa ny fanesorana ny substrate SiC amin'ny H2 amin'ny mari-pana avo (1600°C) alohan'ny epitaxy dia afaka mamokatra rafitra dingana milamina kokoa eo amin'ny velaran'ny substrate, ka ahazoana sarimihetsika epitaxial AlN avo lenta kokoa noho ny rehefa ambolena mivantana eo amin'ny velaran'ny substrate tany am-boalohany. Ny fikarohan'i Xie sy ny ekipany dia mampiseho ihany koa fa ny fanesorana mialoha ny substrate silicon carbide dia afaka manatsara be ny endriky ny velaran-tany sy ny kalitaon'ny kristaly amin'ny sosona epitaxial GaN. Hitan'i Smith et al. fa ny dislocations threading avy amin'ny substrate/buffer layer sy ny buffer layer/epitaxial layer interfaces dia mifandray amin'ny fisaka ny substrate [5].
Sary 4 Endriky ny TEM an'ny santionan'ny sosona epitaxial GaN novolena tamin'ny substrate 6H-SiC (0001) teo ambanin'ny fepetra fitsaboana ety ivelany samihafa (a) fanadiovana simika; (b) fanadiovana simika + fitsaboana plasma hidrôzenina; (c) fanadiovana simika + fitsaboana plasma hidrôzenina + fitsaboana hafanana hidrôzenina 1300℃ mandritra ny 30 minitra
Epitaksia GaN amin'ny Si
Raha ampitahaina amin'ny silikônina karbida, safira ary substrates hafa, ny dingana fanomanana ny substrate silikônina dia matotra, ary afaka manome substrates lehibe matotra tsara miaraka amin'ny fahombiazana avo lenta. Mandritra izany fotoana izany, tsara ny conductivity mafana sy ny conductivity elektrika, ary matotra ny dingana fitaovana elektronika Si. Ny fahafahana mampiditra tsara ny fitaovana optoelektronika GaN amin'ny fitaovana elektronika Si amin'ny ho avy dia mahatonga ny fitomboan'ny epitaxy GaN amin'ny silikônina ho tena manintona.
Na izany aza, noho ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny tsy miovaovan'ny lattice eo amin'ny substrate Si sy ny fitaovana GaN, ny epitaxy heterogeneous an'ny GaN amin'ny substrate Si dia epitaxy tsy fitoviana lehibe mahazatra, ary mila miatrika olana maromaro ihany koa izy:
✔ Olana amin'ny angovon'ny fifandraisana amin'ny velarana. Rehefa mitombo eo amin'ny substrate Si ny GaN, dia ho nitrida aloha ny velaran'ny substrate Si mba hamorona sosona nitrida silikônina amorphous izay tsy mifanaraka amin'ny fananganana sy fitomboan'ny GaN avo lenta. Ankoatra izany, ny velaran'ny Si dia hifandray amin'ny Ga voalohany, izay hanimba ny velaran'ny substrate Si. Amin'ny mari-pana avo, ny fahapotehan'ny velaran'ny Si dia hiparitaka ao amin'ny sosona epitaxial GaN mba hamorona teboka silikônina mainty.
✔ Lehibe ny tsy fitovian'ny lattice constant eo amin'ny GaN sy Si (~17%), izay hitarika amin'ny fiforonan'ny dislocations amin'ny kofehy avo lenta ary hampihena be ny kalitaon'ny sosona epitaxial;
✔ Raha ampitahaina amin'ny Si, ny GaN dia manana coefficient expansion thermal lehibe kokoa (ny coefficient expansion thermal an'ny GaN dia eo amin'ny 5.6×10-6K-1 eo ho eo, ny coefficient expansion thermal an'ny Si dia eo amin'ny 2.6×10-6K-1 eo ho eo), ary mety hisy triatra eo amin'ny sosona epitaxial GaN mandritra ny fampangatsiahana ny mari-pana epitaxial ho amin'ny mari-pana ao an-trano;
✔ Mihetsika amin'ny NH3 amin'ny mari-pana avo ny Si ka mamorona SiNx polykristalinina. Tsy afaka mamorona atiny mirindra tsara eo amin'ny SiNx polykristalinina ny AlN, izay mitarika ho amin'ny firindran'ny sosona GaN mitombo taty aoriana sy ny tsy fahatomombanana maro, ka miteraka kalitaon'ny kristaly ratsy amin'ny sosona epitaxial GaN, ary na dia ny fahasarotana amin'ny famoronana sosona epitaxial GaN kristaly tokana aza [6].
Mba hamahana ny olan'ny tsy fitoviana lehibe eo amin'ny lattice, dia niezaka nampiditra fitaovana toy ny AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, ary SiC ho toy ny sosona buffer amin'ny substrates Si ireo mpikaroka. Mba hisorohana ny fiforonan'ny polycrystalline SiNx sy hampihenana ny fiantraikany ratsy eo amin'ny kalitaon'ny kristaly amin'ny fitaovana GaN/AlN/Si (111), dia matetika takiana ny hampidirana ny TMAl mandritra ny fe-potoana voafaritra alohan'ny fitomboan'ny epitaxial amin'ny sosona buffer AlN mba hisorohana ny NH3 tsy hihetsika amin'ny velaran'ny Si miharihary mba hamorona SiNx. Ho fanampin'izany, ny teknolojia epitaxial toy ny teknolojia substrate misy lamina dia azo ampiasaina hanatsarana ny kalitaon'ny sosona epitaxial. Ny fampivoarana ireo teknolojia ireo dia manampy amin'ny fanakanana ny fiforonan'ny SiNx eo amin'ny interface epitaxial, hampiroborobo ny fitomboana roa-dimensy amin'ny sosona epitaxial GaN, ary hanatsara ny kalitaon'ny fitomboan'ny sosona epitaxial. Ho fanampin'izany, ny sosona buffer AlN dia ampidirina mba hanonerana ny fihenjanana tensile vokatry ny fahasamihafan'ny coefficients expansion mafana mba hisorohana ny triatra amin'ny sosona epitaxial GaN eo amin'ny substrate silicon. Ny fikarohan'i Krost dia mampiseho fa misy fifandraisana tsara eo amin'ny hatevin'ny sosona buffer AlN sy ny fihenan'ny fihenjanana. Rehefa mahatratra 12nm ny hatevin'ny sosona buffer, dia azo ambolena eo amin'ny substrate silikônina ny sosona epitaxial matevina kokoa noho ny 6μm amin'ny alàlan'ny tetika fitomboana mety tsy misy triatra amin'ny sosona epitaxial.
Taorian'ny ezaka maharitra nataon'ireo mpikaroka, dia nihatsara be ny kalitaon'ny sosona epitaxial GaN ambolena amin'ny substrates silicon, ary nanao fandrosoana lehibe ireo fitaovana toy ny transistors vokatry ny saha, ny mpitsikilo ultraviolet Schottky barrier, ny LED manga-maitso ary ny laser ultraviolet.
Raha fintinina, satria epitaxy heterogeneous avokoa ireo substrates epitaxial GaN ampiasaina matetika, dia samy miatrika olana iraisana izy rehetra toy ny tsy fitoviana amin'ny lattice sy ny fahasamihafana lehibe eo amin'ny coefficients expansion thermal amin'ny ambaratonga samihafa. Voafetra noho ny fahamatoran'ny teknolojia ny substrates epitaxial GaN homogeneous, ary mbola tsy novokarina betsaka ireo substrates. Avo ny vidin'ny famokarana, kely ny haben'ny substrate, ary tsy dia tsara ny kalitaon'ny substrate. Ny fampivoarana ireo substrates epitaxial GaN vaovao sy ny fanatsarana ny kalitaon'ny epitaxial dia mbola iray amin'ireo anton-javatra manan-danja manakana ny fampandrosoana bebe kokoa ny indostrian'ny epitaxial GaN.
IV. Fomba mahazatra amin'ny epitaksia GaN
MOCVD (fametrahana etona simika)
Toa ny epitaxy homogeneous amin'ny substrates GaN no safidy tsara indrindra ho an'ny epitaxy GaN. Na izany aza, satria trimethylgallium sy amoniaka no mpialoha lalana ny fametrahana etona simika, ary hidrôzenina ny entona mpitatitra, ny mari-pana fitomboan'ny MOCVD mahazatra dia eo amin'ny 1000-1100℃ eo ho eo, ary ny tahan'ny fitomboan'ny MOCVD dia eo amin'ny microns vitsivitsy isan'ora eo ho eo. Afaka mamokatra interface mideza amin'ny ambaratonga atomika izy io, izay tena mety amin'ny fitomboan'ny heterojunctions, quantum wells, superlattices ary rafitra hafa. Ny tahan'ny fitomboany haingana, ny fitoviana tsara, ary ny mety amin'ny fitomboan'ny faritra midadasika sy ny sombiny maro dia matetika ampiasaina amin'ny famokarana indostrialy.
MBE (epitaksia taratra molekiola)
Ao amin'ny epitaxy molekiola, ny Ga dia mampiasa loharano singa, ary ny azota mavitrika dia azo avy amin'ny azota amin'ny alàlan'ny plasma RF. Raha ampitahaina amin'ny fomba MOCVD, ny mari-pana fitomboan'ny MBE dia ambany kokoa amin'ny 350-400℃. Ny mari-pana fitomboana ambany kokoa dia afaka misoroka ny fandotoana sasany izay mety ho vokatry ny tontolo iainana mafana be. Ny rafitra MBE dia miasa amin'ny banga avo lenta, izay ahafahany mampiditra fomba fitiliana in-situ bebe kokoa. Mandritra izany fotoana izany, ny tahan'ny fitomboany sy ny fahafahany mamokatra dia tsy azo ampitahaina amin'ny MOCVD, ary ampiasaina bebe kokoa amin'ny fikarohana siantifika [7].
Sary 5 (a) Eiko-MBE schematic (b) MBE main reaction chamber schematic
Fomba HVPE (epitaxy dingana etona hydride)
Ny GaCl3 sy NH3 no fototra iorenan'ny fomba epitaxy hydride vapor phase. Nampiasa ity fomba ity i Detchprohm et al. mba hampitomboana sosona epitaxial GaN an-jatony microns ny hateviny eo amin'ny velaran'ny substrate safira. Tao amin'ny andrana nataony, dia nisy sosona ZnO nambolena teo anelanelan'ny substrate safira sy ny sosona epitaxial ho toy ny sosona buffer, ary nesorina tamin'ny velaran'ny substrate ny sosona epitaxial. Raha ampitahaina amin'ny MOCVD sy MBE, ny endri-javatra lehibe amin'ny fomba HVPE dia ny tahan'ny fitomboana avo lenta, izay mety amin'ny famokarana sosona matevina sy fitaovana betsaka. Na izany aza, rehefa mihoatra ny 20μm ny hatevin'ny sosona epitaxial, dia mora vaky ny sosona epitaxial vokarin'ity fomba ity.
Nampiditra teknolojia substrate misy lamina mifototra amin'ity fomba ity ny Akira USUI. Voalohany, namboly sosona epitaxial GaN manify 1-1.5μm matevina teo amin'ny substrate safira izy ireo tamin'ny fampiasana ny fomba MOCVD. Ny sosona epitaxial dia ahitana sosona buffer GaN 20nm matevina izay novolena tamin'ny mari-pana ambany sy sosona GaN izay novolena tamin'ny mari-pana avo. Avy eo, tamin'ny 430℃, dia nasiana sosona SiO2 teo amin'ny velaran'ny sosona epitaxial, ary nisy tsipika varavarankely natao teo amin'ny sarimihetsika SiO2 tamin'ny alàlan'ny photolithography. Ny elanelan'ny tsipika dia 7μm ary ny sakany amin'ny saron-tava dia eo anelanelan'ny 1μm sy 4μm. Taorian'io fanatsarana io, dia nahazo sosona epitaxial GaN teo amin'ny substrate safira 2 santimetatra ny savaivony izy ireo izay tsy misy triatra ary malama toy ny fitaratra na dia nitombo ho am-polony na an-jatony microns aza ny hateviny. Nihena avy amin'ny 109-1010cm-2 amin'ny fomba HVPE nentim-paharazana ho eo amin'ny 6 × 107cm-2 eo ho eo ny hakitroky ny lesoka. Nomarihin'izy ireo ihany koa tao amin'ny andrana fa rehefa mihoatra ny 75μm/ora ny tahan'ny fitomboana dia ho lasa mikitoantoana ny velaran'ny santionany [8].
Sary 6 Kisarisary fototra ara-grafika
V. Famintinana sy fomba fijery
Nanomboka nipoitra tamin'ny taona 2014 ny fitaovana GaN rehefa nahazo ny Loka Nobel momba ny Fizika tamin'io taona io ny jiro manga LED, ary niditra tao amin'ny sehatry ny famandrihana haingana ho an'ny daholobe amin'ny sehatry ny elektronika ho an'ny mpanjifa. Raha ny marina, nipoitra mangingina ihany koa ny fampiharana amin'ny amplifier herinaratra sy fitaovana RF ampiasaina amin'ny toby fototra 5G izay tsy hitan'ny ankamaroan'ny olona. Tato anatin'ny taona vitsivitsy, ny fandrosoana amin'ny fitaovana herinaratra mifototra amin'ny GaN dia antenaina hanokatra teboka fitomboana vaovao ho an'ny tsena fampiharana fitaovana GaN.
Azo antoka fa hampiroborobo ny fampandrosoana ny indostria sy ny teknolojia mifandraika amin'ny GaN ny fangatahana goavana avy amin'ny tsena. Miaraka amin'ny fahamatorana sy ny fanatsarana ny rojo indostrialy mifandraika amin'ny GaN, dia hohatsaraina na horesena amin'ny farany ireo olana atrehin'ny teknolojia epitaxial GaN ankehitriny. Amin'ny ho avy, azo antoka fa hampivelatra teknolojia epitaxial vaovao bebe kokoa sy safidy substrate tsara kokoa ny olona. Amin'izay fotoana izay, dia ho afaka hisafidy ny teknolojia fikarohana ivelany sy substrate mety indrindra ho an'ny toe-javatra fampiharana samihafa ny olona araka ny toetran'ny toe-javatra fampiharana, ary hamokatra vokatra namboarina mifanaraka amin'ny fifaninanana indrindra.
Fotoana fandefasana: 28 Jona 2024