۱. د دریم نسل سیمیکمډکټرونه
د لومړي نسل نیمهمرکب ټیکنالوژي د سیمیکمډکټر موادو لکه Si او Ge پر بنسټ رامینځته شوې. دا د ټرانزیسټرونو او مدغم سرکټ ټیکنالوژۍ د پراختیا لپاره مادي اساس دی. د لومړي نسل نیمهمرکب موادو په شلمه پیړۍ کې د بریښنایی صنعت بنسټ کېښود او د مدغم سرکټ ټیکنالوژۍ لپاره اساسي توکي دي.
د دوهم نسل نیمهمرکب مواد په عمده توګه ګیلیم ارسنایډ، انډیم فاسفایډ، ګیلیم فاسفایډ، انډیم ارسنایډ، المونیم ارسنایډ او د هغوی درېاړخیز مرکبات شامل دي. د دوهم نسل نیمهمرکب مواد د آپټو الیکترونیکي معلوماتو صنعت بنسټ دی. په دې اساس، اړوند صنعتونه لکه رڼا، ښودنه، لیزر، او فوتوولټیکونه رامینځته شوي دي. دوی په پراخه کچه په معاصر معلوماتي ټیکنالوژۍ او آپټو الیکترونیکي ښودنې صنعتونو کې کارول کیږي.
د دریم نسل سیمیکمډکټر موادو استازي توکي ګیلیم نایټرایډ او سیلیکون کاربایډ شامل دي. د دوی د پراخ بانډ تشې، د الکترون سنتریت لوړ سرعت، لوړ حرارتي چالکتیا، او د ماتیدو ساحې لوړ ځواک له امله، دوی د لوړ بریښنا کثافت، لوړ فریکونسۍ، او ټیټ ضایع بریښنایی وسیلو چمتو کولو لپاره مثالي توکي دي. د دوی په مینځ کې، د سیلیکون کاربایډ بریښنا وسایل د لوړ انرژي کثافت، ټیټ انرژي مصرف، او کوچني اندازې ګټې لري، او د نوي انرژي موټرو، فوتوولټیک، ریل ترانسپورت، لوی معلوماتو، او نورو برخو کې پراخه غوښتنلیک امکانات لري. د ګیلیم نایټرایډ RF وسایل د لوړ فریکونسۍ، لوړ بریښنا، پراخه بینډ ویت، ټیټ بریښنا مصرف او کوچني اندازې ګټې لري، او د 5G مخابراتو، انټرنیټ آف شینګز، نظامي رادار او نورو برخو کې پراخه غوښتنلیک امکانات لري. سربیره پردې، د ګیلیم نایټرایډ پر بنسټ بریښنا وسایل په ټیټ ولټاژ ساحه کې په پراخه کچه کارول شوي. سربیره پردې، په وروستیو کلونو کې، د ګیلیم آکسایډ راڅرګندیدونکي مواد تمه کیږي چې د موجوده SiC او GaN ټیکنالوژیو سره تخنیکي بشپړتیا رامینځته کړي، او د ټیټ فریکونسۍ او لوړ ولټاژ برخو کې احتمالي غوښتنلیک امکانات ولري.
د دوهم نسل سیمیکمډکټر موادو په پرتله، د دریم نسل سیمیکمډکټر موادو پراخه بینډ ګیپ پلنوالی لري (د لومړي نسل سیمیکمډکټر موادو یو عادي مواد، د Si د بینډ ګیپ پلنوالی شاوخوا 1.1eV دی، د GaAs د بینډ ګیپ پلنوالی، د دوهم نسل سیمیکمډکټر موادو یو عادي مواد، شاوخوا 1.42eV دی، او د GaN د بینډ ګیپ پلنوالی، د دریم نسل سیمیکمډکټر موادو یو عادي مواد، د 2.3eV څخه پورته دی)، د وړانګو قوي مقاومت، د بریښنا ساحې ماتیدو ته قوي مقاومت، او د تودوخې لوړ مقاومت. د دریم نسل سیمیکمډکټر مواد چې پراخه بینډ ګیپ پلنوالی لري په ځانګړي ډول د وړانګو مقاومت لرونکي، لوړ فریکونسۍ، لوړ بریښنا او لوړ ادغام کثافت بریښنایی وسیلو تولید لپاره مناسب دي. د مایکروویو راډیو فریکونسي وسیلو، LEDs، لیزرونو، بریښنا وسیلو او نورو برخو کې د دوی غوښتنلیکونه ډیر پام ځانته اړولی دی، او دوی د ګرځنده مخابراتو، سمارټ گرډونو، ریل ټرانزیټ، نوي انرژي موټرو، مصرف کونکي برقیاتو، او الټرا وایلیټ او نیلي شنه رڼا وسیلو کې پراخه پراختیا امکانات ښودلي دي [1].
د انځور سرچینه: CASA، د ژیشانګ امنیتي څیړنیز انسټیټیوټ
شکل ۱ د GaN بریښنا وسیلې د وخت پیمانه او وړاندوینه
د II GaN موادو جوړښت او ځانګړتیاوې
GaN یو مستقیم بینډ ګیپ سیمیکمډکټر دی. د خونې په تودوخه کې د وورتزایټ جوړښت د بینډ ګیپ پلنوالی شاوخوا 3.26eV دی. د GaN مواد درې اصلي کرسټال جوړښتونه لري، یعنې وورتزایټ جوړښت، سفلیرایټ جوړښت او د ډبرې مالګې جوړښت. د دوی په منځ کې، د وورتزایټ جوړښت ترټولو باثباته کرسټال جوړښت دی. شکل 2 د GaN د هکسګونال وورتزایټ جوړښت ډیاګرام دی. د GaN موادو وورتزایټ جوړښت د هکسګونال نږدې بسته شوي جوړښت پورې اړه لري. د هر واحد حجره 12 اتومونه لري، په شمول د 6 N اتومونو او 6 Ga اتومونو. هر Ga (N) اتوم د 4 نږدې N (Ga) اتومونو سره اړیکه جوړوي او د ABABAB په ترتیب سره د [0001] سمت [2] سره یوځای کیږي.
شکل 2 د وورتزایټ جوړښت د GaN کرسټال حجرو ډیاګرام
III د GaN ایپیټیکسي لپاره معمولا کارول شوي سبسټریټس
داسې ښکاري چې د GaN سبسټریټونو کې همجنسي اپیتیکسي د GaN اپیتیکسي لپاره غوره انتخاب دی. په هرصورت، د GaN د لوی بانډ انرژي له امله، کله چې تودوخه د 2500 ℃ د ویلې کیدو نقطې ته ورسیږي، د هغې اړونده تجزیه فشار شاوخوا 4.5GPa دی. کله چې د تجزیه فشار د دې فشار څخه ټیټ وي، GaN نه منحل کیږي مګر مستقیم تجزیه کیږي. دا د پخې سبسټریټونو چمتو کولو ټیکنالوژي لکه د کوزوکرالسکي میتود د GaN واحد کرسټال سبسټریټونو چمتو کولو لپاره نامناسب کوي، چې د GaN سبسټریټونه د ډله ایز تولید لپاره ستونزمن او ګران کوي. له همدې امله، هغه سبسټریټونه چې معمولا د GaN اپیتیکسیل ودې کې کارول کیږي په عمده توګه Si، SiC، نیلم، او نور دي [3].
چارټ ۳ د عام استعمال شوي سبسټریټ موادو GaN او پیرامیټرونه
په نیلم باندې د GaN ایپیټیکسي
نیلم باثباته کیمیاوي ځانګړتیاوې لري، ارزانه دی، او د لوی پیمانه تولید صنعت کې لوړ پختګي لري. له همدې امله، دا د سیمیکمډکټر وسیلو انجینرۍ کې یو له لومړنیو او خورا پراخه کارول شوي سبسټریټ موادو څخه ګرځیدلی. د GaN ایپیټیکسي لپاره د عام کارول شوي سبسټریټ په توګه، هغه اصلي ستونزې چې د نیلم سبسټریټ لپاره حل کولو ته اړتیا لري دا دي:
✔ د نیلم (Al2O3) او GaN (شاوخوا 15٪) ترمنځ د لوی جالیو د بې اتفاقۍ له امله، د اپیتیکسیل طبقې او سبسټریټ ترمنځ په انٹرفیس کې د عیب کثافت خورا لوړ دی. د دې د منفي اغیزو کمولو لپاره، سبسټریټ باید د اپیتیکسي پروسې پیل کیدو دمخه پیچلي پری درملنې سره مخ شي. د نیلم سبسټریټ باندې د GaN ایپیتیکسي وده کولو دمخه، د سبسټریټ سطح باید لومړی په کلکه پاک شي ترڅو ککړونکي، پاتې پالش زیان، او نور لرې کړي، او د ګامونو او ګامونو سطحې جوړښتونه تولید کړي. بیا، د سبسټریټ سطح نایټرایډ کیږي ترڅو د اپیتیکسیل طبقې لوند کولو ملکیتونه بدل کړي. په پای کې، د AlN یو پتلی بفر طبقه (معمولا 10-100nm ضخامت) باید د سبسټریټ سطحې باندې زیرمه شي او په ټیټ حرارت کې انیل شي ترڅو د وروستي اپیتیکسیل ودې لپاره چمتو شي. سره له دې، د نیلم سبسټریټس کې کرل شوي د GaN ایپیټیکسیل فلمونو کې د بې ځایه کیدو کثافت لاهم د هوموپیټیکسیل فلمونو په پرتله لوړ دی (شاوخوا 1010cm-2، د سیلیکون هوموپیټیکسیل فلمونو یا ګیلیم ارسنایډ هوموپیټیکسیل فلمونو کې د صفر بې ځایه کیدو کثافت په پرتله، یا د 102 او 104cm-2 ترمنځ). لوړ عیب کثافت د بار وړونکي حرکت کموي، په دې توګه د اقلیت بار وړونکي ژوند لنډوي او د تودوخې چالکتیا کموي، چې دا ټول به د وسیلې فعالیت کم کړي [4]؛
✔ د نیلم د تودوخې پراخوالي ضریب د GaN په پرتله ډیر دی، نو د زیرمو تودوخې څخه د خونې تودوخې ته د یخولو پروسې په جریان کې به د اپیټیکسیل طبقې کې دوه محوري فشاري فشار رامینځته شي. د غټو ایپیټیکسیل فلمونو لپاره، دا فشار ممکن د فلم یا حتی سبسټریټ درزیدو لامل شي؛
✔ د نورو سبسټریټونو په پرتله، د نیلم سبسټریټونو حرارتي چالکتیا ټیټه ده (شاوخوا 0.25W*cm-1*K-1 په 100℃ کې)، او د تودوخې د ضایع کیدو فعالیت ضعیف دی؛
✔ د خپل کمزوري چالکتیا له امله، د نیلم سبسټریټ د نورو سیمیکمډکټر وسیلو سره د دوی د ادغام او پلي کولو لپاره مناسب ندي.
که څه هم د نیلم سبسټریټس کې کرل شوي د GaN ایپیټیکسیل طبقو د عیب کثافت لوړ دی، داسې نه ښکاري چې د GaN پر بنسټ نیلي-شنه LEDs آپټو الیکترونیکي فعالیت د پام وړ کم کړي، نو د نیلم سبسټریټس لاهم د GaN پر بنسټ LEDs لپاره په عام ډول کارول شوي سبسټریټس دي.
د GaN وسیلو لکه لیزرونو یا نورو لوړ کثافت بریښنا وسیلو د نورو نویو غوښتنلیکونو پراختیا سره، د نیلم سبسټریټ اصلي نیمګړتیاوې په زیاتیدونکي توګه د دوی د غوښتنلیک محدودیت ګرځیدلی. برسېره پردې، د SiC سبسټریټ ودې ټیکنالوژۍ پراختیا، د لګښت کمولو او په Si سبسټریټ کې د GaN ایپیټیکسیل ټیکنالوژۍ بشپړتیا سره، د نیلم سبسټریټ کې د GaN ایپیټیکسیل پرتونو وده کولو په اړه ډیرې څیړنې په تدریجي ډول د یخولو رجحان ښودلی دی.
په SiC باندې د GaN ایپیټیکسي
د نیلم په پرتله، د SiC سبسټریټونه (4H- او 6H-کرسټالونه) د GaN اپیټیکسیل پرتونو سره یو کوچنی جالی بې اتفاقي لري (3.1٪، د [0001] متمرکز ایپیټیکسیل فلمونو سره مساوي)، لوړ حرارتي چالکتیا (شاوخوا 3.8W*cm-1*K-1)، او داسې نور. سربیره پردې، د SiC سبسټریټونو چالکتیا هم د سبسټریټونو په شا کې بریښنایی تماسونو ته اجازه ورکوي، کوم چې د وسیلې جوړښت ساده کولو کې مرسته کوي. د دې ګټو شتون ډیر او ډیر څیړونکي راجلب کړي دي چې د سیلیکون کاربایډ سبسټریټونو په GaN ایپیټیکسي کار وکړي.
په هرصورت، د GaN ایپی لییرونو د ودې څخه مخنیوي لپاره په مستقیم ډول په SiC سبسټریټ کار کول هم د یو لړ زیانونو سره مخ دي، په شمول د لاندې:
✔ د SiC سبسټریټونو د سطحې ناهموارۍ د نیلم سبسټریټونو په پرتله ډیره لوړه ده (نیلم ناهموارۍ 0.1nm RMS، SiC ناهموارۍ 1nm RMS)، د SiC سبسټریټونه لوړ سختۍ او د پروسس کولو ضعیف فعالیت لري، او دا ناهموارۍ او پاتې پالش کولو زیان هم د GaN ایپی لییرونو کې د نیمګړتیاوو یو له سرچینو څخه دی.
✔ د SiC سبسټریټونو د سکرو بې ځایه کیدو کثافت لوړ دی (د بې ځایه کیدو کثافت 103-104cm-2)، د سکرو بې ځایه کیدل ممکن د GaN ایپی لییر ته خپریږي او د وسیلې فعالیت کم کړي؛
✔ د سبسټریټ په سطحه اټومي ترتیب د GaN ایپی لییر کې د سټیکینګ نیمګړتیاو (BSFs) رامینځته کیدو لامل کیږي. د SiC سبسټریټس کې د ایپیټیکسیال GaN لپاره، په سبسټریټ کې ډیری احتمالي اټومي ترتیب ترتیبونه شتون لري، چې په پایله کې یې د ایپیټیکسیال GaN طبقې د لومړني اټومي سټیکینګ ترتیب متضاد کیږي، کوم چې د سټیکینګ نیمګړتیاو سره مخ دی. د سټیکینګ نیمګړتیاوې (SFs) د c-axis په اوږدو کې جوړ شوي بریښنایی ساحې معرفي کوي، چې د الوتکې دننه د کیریر جلا کولو وسیلو لیکیدو په څیر ستونزې رامینځته کوي؛
✔ د SiC سبسټریټ د تودوخې پراخولو ضریب د AlN او GaN په پرتله کوچنی دی، کوم چې د یخولو پروسې په جریان کې د اپیټیکسیل طبقې او سبسټریټ ترمنځ د تودوخې فشار راټولیدو لامل کیږي. والټریټ او برانډ د خپلو څیړنو پایلو پراساس وړاندوینه وکړه چې دا ستونزه د GaN اپیټیکسیل طبقو په پتلو، همغږي ډول فشار شوي AlN نیوکلیشن طبقو کې د ودې له لارې کم یا حل کیدی شي؛
✔ د Ga اتومونو د کمزوري لوندوالي ستونزه. کله چې د GaN اپیتیکسیل طبقې په مستقیم ډول د SiC سطحې ته وده کوي، د دوو اتومونو ترمنځ د ضعیف لوندوالي له امله، GaN د سبسټریټ سطحې په 3D ټاپو وده کې ښکیل دی. د بفر طبقې معرفي کول د GaN اپیتیکسي کې د اپیتیکسیل موادو کیفیت ښه کولو لپاره ترټولو عام کارول شوی حل دی. د AlN یا AlxGa1-xN بفر طبقې معرفي کول کولی شي په مؤثره توګه د SiC سطحې لندبلوالي ښه کړي او د GaN اپیتیکسیل طبقه په دوه ابعادو کې وده وکړي. سربیره پردې، دا کولی شي فشار هم تنظیم کړي او د سبسټریټ نیمګړتیاو څخه د GaN اپیتیکسي ته د غځیدو مخه ونیسي؛
✔ د SiC سبسټریټ چمتو کولو ټیکنالوژي ناپاکه ده، د سبسټریټ لګښت لوړ دی، او لږ عرضه کوونکي او لږ عرضه کوونکي شتون لري.
د توریس او نورو څیړنې ښیي چې د اپیتیکسي څخه دمخه د H2 سره د SiC سبسټریټ ایچ کول کولی شي د سبسټریټ سطحې باندې ډیر منظم ګام جوړښت رامینځته کړي، په دې توګه د اصلي سبسټریټ سطحې په پرتله د لوړ کیفیت AlN ایپیتیکسیل فلم ترلاسه کوي کله چې دا په مستقیم ډول د اصلي سبسټریټ سطحې باندې کرل کیږي. د ژی او د هغه د ټیم څیړنه دا هم ښیې چې د سیلیکون کاربایډ سبسټریټ ایچ کولو دمخه درملنه کولی شي د GaN ایپیتیکسیل پرت د سطحې مورفولوژي او کرسټال کیفیت د پام وړ ښه کړي. سمیټ او نورو وموندله چې د سبسټریټ/بفر پرت او د بفر پرت/اپیتیکسیل پرت انٹرفیسونو څخه رامینځته شوي د تارینګ بې ځایه کیدنې د سبسټریټ د فلیټنس سره تړاو لري [5].
شکل ۴ د GaN اپیټیکسیل طبقې نمونو د TEM مورفولوژي چې په 6H-SiC سبسټریټ (0001) کې د سطحې درملنې مختلف شرایطو لاندې کرل شوي (a) کیمیاوي پاکول؛ (b) کیمیاوي پاکول + د هایدروجن پلازما درملنه؛ (c) کیمیاوي پاکول + د هایدروجن پلازما درملنه + د 30 دقیقو لپاره 1300℃ هایدروجن تودوخې درملنه
په Si باندې د GaN ایپیټیکسي
د سیلیکون کاربایډ، نیلم او نورو سبسټریټونو په پرتله، د سیلیکون سبسټریټ چمتو کولو پروسه پخه ده، او دا کولی شي په ثابت ډول د لوړ لګښت فعالیت سره بالغ لوی اندازې سبسټریټونه چمتو کړي. په ورته وخت کې، د تودوخې چالکتیا او بریښنایی چالکتیا ښه ده، او د Si بریښنایی وسیلې پروسه پخه ده. په راتلونکي کې د Si بریښنایی وسیلو سره د آپټو الیکترونیک GaN وسیلو په بشپړ ډول یوځای کولو امکان هم په سیلیکون کې د GaN ایپیټیکسي وده خورا زړه راښکونکې کوي.
په هرصورت، د Si سبسټریټ او GaN موادو ترمنځ د جالیو ثابتو کې د لوی توپیر له امله، د Si سبسټریټ باندې د GaN متفاوت اپیټیکسي یو عام لوی بې مطابقت ایپیټیکسي ده، او دا د یو لړ ستونزو سره هم مخ کیدو ته اړتیا لري:
✔ د سطحې د انټرفیس انرژۍ ستونزه. کله چې GaN په Si سبسټریټ کې وده کوي، د Si سبسټریټ سطح به لومړی نایټرایډ شي ترڅو د بې شکله سیلیکون نایټرایډ طبقه جوړه کړي چې د لوړ کثافت GaN د نیوکلیشن او ودې لپاره مناسبه نه وي. سربیره پردې، د Si سطح به لومړی د Ga سره اړیکه ونیسي، کوم چې به د Si سبسټریټ سطحه خرابه کړي. په لوړه تودوخه کې، د Si سطحې تخریب به د GaN اپیټیکسیل طبقې ته خپور شي ترڅو تور سیلیکون ځایونه جوړ کړي.
✔ د GaN او Si ترمنځ د جالیو دوامداره بې اتفاقي لویه ده (~17٪)، کوم چې به د لوړ کثافت تارینګ بې ځایه کیدو لامل شي او د اپیټیکسیل طبقې کیفیت به د پام وړ کم کړي؛
✔ د Si په پرتله، GaN د تودوخې پراخوالي ضریب لوی لري (د GaN د تودوخې پراخوالي ضریب شاوخوا 5.6×10-6K-1 دی، د Si د تودوخې پراخوالي ضریب شاوخوا 2.6×10-6K-1 دی)، او د GaN اپیتیکسیل طبقه کې د اپیتیکسیل تودوخې د خونې تودوخې ته د یخولو په وخت کې درزونه رامینځته کیدی شي؛
✔ Si په لوړه تودوخه کې د NH3 سره تعامل کوي ترڅو پولی کریسټالین SiNx جوړ کړي. AlN نشي کولی په پولی کریسټالین SiNx کې په غوره توګه متمرکز نیوکلیوس جوړ کړي، کوم چې د وروسته وده شوي GaN طبقې د ګډوډ سمت او د ډیرو نیمګړتیاوو لامل کیږي، چې په پایله کې د GaN اپیتیکسیل طبقې د کرسټال ضعیف کیفیت، او حتی د واحد کرسټالین GaN اپیتیکسیل طبقې په جوړولو کې ستونزې رامینځته کوي [6].
د لویو جالیو د بې اتفاقۍ د ستونزې د حل لپاره، څیړونکو هڅه کړې چې د Si سبسټریټونو په بفر طبقو کې د AlAs، GaAs، AlN، GaN، ZnO، او SiC په څیر مواد معرفي کړي. د پولی کریسټالین SiNx د جوړیدو څخه مخنیوي او د GaN/AlN/Si (111) موادو د کرسټال کیفیت باندې د هغې د منفي اغیزو کمولو لپاره، TMAl معمولا د AlN بفر طبقې د اپیتیکسیل ودې دمخه د یوې ټاکلې مودې لپاره معرفي کولو ته اړتیا لري ترڅو NH3 د افشا شوي Si سطحې سره د SiNx جوړولو لپاره د عکس العمل مخه ونیسي. سربیره پردې، د اپیتیکسیل ټیکنالوژۍ لکه د نمونې شوي سبسټریټ ټیکنالوژۍ د اپیتیکسیل طبقې کیفیت ښه کولو لپاره کارول کیدی شي. د دې ټیکنالوژیو پراختیا د اپیتیکسیل انٹرفیس کې د SiNx د جوړښت مخنیوي کې مرسته کوي، د GaN اپیتیکسیل طبقې دوه اړخیزه وده هڅوي، او د اپیتیکسیل طبقې د ودې کیفیت ښه کوي. برسېره پردې، د AlN بفر طبقه معرفي کیږي ترڅو د تودوخې پراختیا کوفیفینټونو کې د توپیر له امله رامینځته شوي تناسلي فشار لپاره جبران شي ترڅو د سیلیکون سبسټریټ کې د GaN ایپیټیکسیل طبقې کې د درزونو مخه ونیول شي. د کروست څیړنه ښیې چې د AlN بفر طبقې ضخامت او د فشار کمولو ترمنځ مثبت اړیکه شتون لري. کله چې د بفر طبقې ضخامت 12nm ته ورسیږي، د 6μm څخه ډیر ضخامت لرونکی اپیټیکسیل طبقه د سیلیکون سبسټریټ کې د مناسب ودې سکیم له لارې د ایپیټیکسیل طبقې درز پرته کرل کیدی شي.
د څیړونکو د اوږدمهاله هڅو وروسته، د سیلیکون سبسټریټونو کې کرل شوي د GaN ایپیټیکسیل طبقو کیفیت د پام وړ ښه شوی، او وسایل لکه د ساحې اغیزې ټرانزیسټرونه، د شوټکي خنډ الټرا وایلیټ کشف کونکي، نیلي شنه LEDs او الټرا وایلیټ لیزرونه د پام وړ پرمختګ کړی دی.
په لنډه توګه، څرنګه چې په عام ډول کارول شوي GaN اپیتیکسیل سبسټریټونه ټول متضاد اپیتیکسي دي، دوی ټول د عامو ستونزو سره مخ دي لکه د جالیو بې اتفاقي او د تودوخې پراختیا کوفیفینټونو کې لوی توپیرونه په مختلفو درجو کې. همجنسي اپیتیکسیل GaN سبسټریټونه د ټیکنالوژۍ د بشپړتیا له امله محدود دي، او سبسټریټونه لا تر اوسه په ډله ایزه توګه تولید شوي ندي. د تولید لګښت لوړ دی، د سبسټریټ اندازه کوچنۍ ده، او د سبسټریټ کیفیت مثالی نه دی. د نوي GaN اپیتیکسیل سبسټریټ پراختیا او د اپیتیکسیل کیفیت ښه والی لاهم یو له هغو مهمو فکتورونو څخه دی چې د GaN اپیتیکسیل صنعت نور پرمختګ محدودوي.
IV. د GaN ایپیټیکسي لپاره عام میتودونه
MOCVD (د کیمیاوي بخاراتو زیرمه کول)
داسې ښکاري چې د GaN سبسټریټونو کې همجنسي ایپیټیکسي د GaN ایپیټیکسي لپاره غوره انتخاب دی. په هرصورت، څرنګه چې د کیمیاوي بخاراتو د زیرمو مخکیني برخې ټرای میتیلګالیم او امونیا دي، او د بار وړونکي ګاز هایدروجن دی، د MOCVD د ودې عادي تودوخه شاوخوا 1000-1100 ℃ ده، او د MOCVD د ودې کچه په ساعت کې شاوخوا څو مایکرون ده. دا کولی شي په اټومي کچه کې ژورې انٹرفیسونه تولید کړي، کوم چې د هیټروجنکشنونو، کوانټم څاګانو، سوپرلاټیسس او نورو جوړښتونو د ودې لپاره خورا مناسب دی. د هغې د چټکې ودې کچه، ښه یووالي، او د لویې ساحې او څو ټوټې ودې لپاره مناسبیت ډیری وختونه په صنعتي تولید کې کارول کیږي.
MBE (مالیکول بیم ایپیټیکسي)
په مالیکولر بیم ایپیټیکسي کې، Ga د عنصري سرچینې څخه کار اخلي، او فعال نایتروجن د RF پلازما له لارې د نایتروجن څخه ترلاسه کیږي. د MOCVD میتود په پرتله، د MBE ودې تودوخه شاوخوا 350-400 ℃ ټیټه ده. د ودې ټیټ تودوخه کولی شي د ځینې ککړتیاو مخه ونیسي چې ممکن د لوړې تودوخې چاپیریال له امله رامینځته شي. د MBE سیسټم د الټرا لوړ خلا لاندې کار کوي، کوم چې دا ته اجازه ورکوي چې د موقعیت کشف کولو ډیر میتودونه مدغم کړي. په ورته وخت کې، د هغې د ودې کچه او د تولید ظرفیت د MOCVD سره پرتله کیدی نشي، او دا په ساینسي څیړنو کې ډیر کارول کیږي [7].
شکل 5 (a) د Eiko-MBE سکیماتیک (b) د MBE اصلي غبرګون چیمبر سکیماټیک
د HVPE طریقه (د هایډرایډ بخار مرحله ایپیټیکسي)
د هایډرایډ بخاري مرحلې ایپیټیکسي میتود مخکیني GaCl3 او NH3 دي. ډیچ پروم او نورو دا طریقه د نیلم سبسټریټ په سطحه د سلګونو مایکرون ضخامت لرونکي GaN ایپیټیکسیال طبقې د ودې لپاره کارولې. د دوی په تجربه کې، د نیلم سبسټریټ او ایپیټیکسیال طبقې ترمنځ د بفر طبقې په توګه د ZnO یوه طبقه کرل شوې وه، او ایپیټیکسیال طبقه د سبسټریټ سطحې څخه پاکه شوې وه. د MOCVD او MBE په پرتله، د HVPE میتود اصلي ځانګړتیا د هغې لوړه وده ده، کوم چې د موټی پرتونو او بلک موادو تولید لپاره مناسبه ده. په هرصورت، کله چې د ایپیټیکسیال طبقې ضخامت له 20μm څخه ډیر شي، د دې میتود لخوا تولید شوی ایپیټیکسیال طبقه د درزونو سره مخ کیږي.
اکیرا USUI د دې طریقې پر بنسټ د نمونې لرونکي سبسټریټ ټیکنالوژي معرفي کړه. دوی لومړی د MOCVD طریقې په کارولو سره د نیلم سبسټریټ باندې د 1-1.5μm ضخامت لرونکي GaN ایپیټیکسیل پرت وده وکړه. د ایپیټیکسیل پرت د 20nm ضخامت لرونکي GaN بفر پرت څخه جوړ و چې د ټیټ تودوخې شرایطو لاندې کرل شوی و او د لوړ تودوخې شرایطو لاندې کرل شوی GaN پرت. بیا، په 430 ℃ کې، د SiO2 یوه طبقه د ایپیټیکسیل پرت په سطحه پلیټ شوه، او د کړکۍ پټې د فوتولیتوګرافي لخوا د SiO2 فلم باندې جوړې شوې. د پټې فاصله 7μm وه او د ماسک پلنوالی له 1μm څخه تر 4μm پورې و. د دې ښه والي وروسته، دوی د 2 انچ قطر نیلم سبسټریټ باندې د GaN ایپیټیکسیل پرت ترلاسه کړ چې له درز څخه پاک او د عکس په څیر نرم و حتی کله چې ضخامت لسګونو یا حتی سلګونو مایکرون ته لوړ شو. د عیب کثافت د دودیز HVPE میتود له 109-1010cm-2 څخه شاوخوا 6×107cm-2 ته راټیټ شو. دوی په تجربه کې دا هم په ګوته کړه چې کله د ودې کچه له 75μm/h څخه زیاته شي، د نمونې سطحه به ناهموار شي [8].
شکل ۶ د ګرافیکي سبسټریټ سکیماتیک
V. لنډیز او لید
د GaN موادو راڅرګندېدل په ۲۰۱۴ کال کې هغه وخت پیل شول کله چې نیلي رڼا LED په هغه کال کې د فزیک په برخه کې د نوبل جایزه وګټله، او د مصرف کونکي الیکترونیک په برخه کې د چټک چارج کولو غوښتنلیکونو عامه ډګر ته ننوتل. په حقیقت کې، د 5G بیس سټیشنونو کې کارول شوي د بریښنا امپلیفیرونو او RF وسیلو کې غوښتنلیکونه چې ډیری خلک یې نشي لیدلی هم په خاموشۍ سره راڅرګند شوي دي. په وروستیو کلونو کې، د GaN پر بنسټ د موټرو درجې بریښنا وسیلو پرمختګ تمه کیږي چې د GaN موادو غوښتنلیک بازار لپاره د ودې نوي ټکي پرانیزي.
د بازار لویه غوښتنه به خامخا د GaN پورې اړوند صنعتونو او ټیکنالوژیو پراختیا ته وده ورکړي. د GaN پورې اړوند صنعتي سلسلې د بشپړتیا او پرمختګ سره، د اوسني GaN اپیټیکسیل ټیکنالوژۍ سره مخ ستونزې به بالاخره ښه شي یا له منځه لاړې شي. په راتلونکي کې، خلک به خامخا نور نوي اپیټیکسیل ټیکنالوژي او ډیر غوره سبسټریټ انتخابونه رامینځته کړي. تر هغه وخته پورې، خلک به وکولی شي د غوښتنلیک سناریوګانو ځانګړتیاو سره سم د مختلف غوښتنلیک سناریوګانو لپاره ترټولو مناسب بهرنۍ څیړنې ټیکنالوژي او سبسټریټ غوره کړي، او خورا سیالي کونکي دودیز محصولات تولید کړي.
د پوسټ وخت: جون-۲۸-۲۰۲۴