1. Gjysmëpërçuesit e gjeneratës së tretë
Teknologjia gjysmëpërçuese e gjeneratës së parë u zhvillua bazuar në materiale gjysmëpërçuese si Si dhe Ge. Është baza materiale për zhvillimin e transistorëve dhe teknologjisë së qarqeve të integruara. Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së parë hodhën themelet për industrinë elektronike në shekullin e 20-të dhe janë materialet bazë për teknologjinë e qarqeve të integruara.
Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së dytë përfshijnë kryesisht arsenid galiumi, fosfid indiumi, fosfid galiumi, arsenid indiumi, arsenid alumini dhe përbërjet e tyre ternare. Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së dytë janë themeli i industrisë së informacionit optoelektronik. Mbi këtë bazë, janë zhvilluar industri të lidhura me të, të tilla si ndriçimi, ekrani, lazeri dhe fotovoltaikët. Ato përdoren gjerësisht në industritë bashkëkohore të teknologjisë së informacionit dhe të ekranit optoelektronik.
Materialet përfaqësuese të materialeve gjysmëpërçuese të gjeneratës së tretë përfshijnë nitridin e galiumit dhe karabitin e silicit. Për shkak të boshllëkut të tyre të gjerë të brezit, shpejtësisë së lartë të ngopjes së elektroneve, përçueshmërisë së lartë termike dhe forcës së lartë të fushës së zbërthimit, ato janë materiale ideale për përgatitjen e pajisjeve elektronike me dendësi të lartë fuqie, frekuencë të lartë dhe humbje të ulët. Midis tyre, pajisjet e energjisë me karabit të silicit kanë avantazhet e dendësisë së lartë të energjisë, konsumit të ulët të energjisë dhe madhësisë së vogël, dhe kanë perspektiva të gjera aplikimi në automjetet e energjisë së re, fotovoltaikët, transportin hekurudhor, të dhënat e mëdha dhe fusha të tjera. Pajisjet RF të nitridit të galiumit kanë avantazhet e frekuencës së lartë, fuqisë së lartë, brezit të gjerë të brezit, konsumit të ulët të energjisë dhe madhësisë së vogël, dhe kanë perspektiva të gjera aplikimi në komunikimet 5G, Internetin e Gjërave, radarët ushtarakë dhe fusha të tjera. Përveç kësaj, pajisjet e energjisë me bazë nitridi të galiumit janë përdorur gjerësisht në fushën e tensionit të ulët. Përveç kësaj, vitet e fundit, materialet e reja të oksidit të galiumit pritet të formojnë plotësueshmëri teknike me teknologjitë ekzistuese SiC dhe GaN, dhe kanë perspektiva të mundshme aplikimi në fushat e frekuencës së ulët dhe tensionit të lartë.
Krahasuar me materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së dytë, materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së tretë kanë gjerësi më të gjerë të boshllëkut të brezit (gjerësia e boshllëkut të brezit të Si, një material tipik i materialit gjysmëpërçues të gjeneratës së parë, është rreth 1.1eV, gjerësia e boshllëkut të brezit të GaAs, një material tipik i materialit gjysmëpërçues të gjeneratës së dytë, është rreth 1.42eV, dhe gjerësia e boshllëkut të brezit të GaN, një material tipik i materialit gjysmëpërçues të gjeneratës së tretë, është mbi 2.3eV), rezistencë më të fortë ndaj rrezatimit, rezistencë më të fortë ndaj prishjes së fushës elektrike dhe rezistencë më të lartë ndaj temperaturës. Materialet gjysmëpërçuese të gjeneratës së tretë me gjerësi më të gjerë të boshllëkut të brezit janë veçanërisht të përshtatshme për prodhimin e pajisjeve elektronike rezistente ndaj rrezatimit, me frekuencë të lartë, fuqi të lartë dhe dendësi të lartë integrimi. Zbatimet e tyre në pajisjet me frekuencë radio mikrovalë, LED, lazerë, pajisje energjie dhe fusha të tjera kanë tërhequr shumë vëmendje, dhe ato kanë treguar perspektiva të gjera zhvillimi në komunikimet mobile, rrjetet inteligjente, transportin hekurudhor, automjetet e reja të energjisë, elektronikën e konsumit dhe pajisjet me dritë ultravjollcë dhe blu-jeshile [1].
Burimi i imazhit: CASA, Instituti i Kërkimeve me Letrat me Vlerë Zheshang
Figura 1 Shkalla kohore dhe parashikimi i pajisjes së fuqisë GaN
Struktura dhe karakteristikat e materialit GaN II
GaN është një gjysmëpërçues me boshllëk të drejtpërdrejtë të brezit. Gjerësia e boshllëkut të brezit të strukturës së wurcitit në temperaturën e dhomës është rreth 3.26eV. Materialet GaN kanë tre struktura kryesore kristalore, përkatësisht strukturën e wurcitit, strukturën e sfaleritit dhe strukturën e kripës së shkëmbit. Midis tyre, struktura e wurcitit është struktura kristalore më e qëndrueshme. Figura 2 është një diagramë e strukturës gjashtëkëndore të wurcitit të GaN. Struktura e wurcitit e materialit GaN i përket një strukture gjashtëkëndore të paketuar ngushtë. Çdo qelizë njësie ka 12 atome, duke përfshirë 6 atome N dhe 6 atome Ga. Çdo atom Ga (N) formon një lidhje me 4 atomet më të afërta të N (Ga) dhe është i grumbulluar në rendin e ABABAB… përgjatë drejtimit [0001] [2].
Figura 2 Diagrama e qelizës kristalore GaN të strukturës së Wurtzitit
III Substratet e përdorura zakonisht për epitaksi GaN
Duket se epitaksia homogjene në substratet GaN është zgjedhja më e mirë për epitaksinë e GaN. Megjithatë, për shkak të energjisë së madhe të lidhjes së GaN, kur temperatura arrin pikën e shkrirjes prej 2500℃, presioni i dekompozimit përkatës është rreth 4.5GPa. Kur presioni i dekompozimit është më i ulët se ky presion, GaN nuk shkrihet, por dekompozohet drejtpërdrejt. Kjo i bën teknologjitë e pjekura të përgatitjes së substratit, siç është metoda Czochralski, të papërshtatshme për përgatitjen e substrateve monokristalë të GaN, duke i bërë substratet GaN të vështira për t'u prodhuar në masë dhe të kushtueshme. Prandaj, substratet e përdorura zakonisht në rritjen epitaksiale të GaN janë kryesisht Si, SiC, safir, etj. [3].
Grafiku 3 GaN dhe parametrat e materialeve të substratit të përdorura zakonisht
Epitaksi GaN në safir
Safiri ka veti kimike të qëndrueshme, është i lirë dhe ka një pjekuri të lartë të industrisë së prodhimit në shkallë të gjerë. Prandaj, është bërë një nga materialet e substratit më të hershme dhe më të përdorura gjerësisht në inxhinierinë e pajisjeve gjysmëpërçuese. Si një nga substratet e përdorura zakonisht për epitaksi GaN, problemet kryesore që duhet të zgjidhen për substratet e safirit janë:
✔ Për shkak të mospërputhjes së madhe të rrjetës midis safirit (Al2O3) dhe GaN (rreth 15%), dendësia e defektit në ndërfaqen midis shtresës epitaksiale dhe substratit është shumë e lartë. Për të zvogëluar efektet e tij negative, substrati duhet t'i nënshtrohet një paratrajtimi kompleks para se të fillojë procesi i epitaksialit. Para rritjes së epitaksialit të GaN në substratet e safirit, sipërfaqja e substratit duhet së pari të pastrohet në mënyrë strikte për të hequr ndotësit, dëmtimet e mbetura të lustrimit, etj., dhe për të prodhuar shkallë dhe struktura sipërfaqësore shkallësh. Pastaj, sipërfaqja e substratit nitrizohet për të ndryshuar vetitë e lagies së shtresës epitaksiale. Së fundmi, një shtresë e hollë tampon AlN (zakonisht 10-100 nm e trashë) duhet të depozitohet në sipërfaqen e substratit dhe të kalitet në temperaturë të ulët për t'u përgatitur për rritjen përfundimtare epitaksiale. Megjithatë, dendësia e zhvendosjeve në filmat epitaksialë të GaN të rritur në substrate safiri është akoma më e lartë se ajo e filmave homoepitaksialë (rreth 1010 cm-2, krahasuar me dendësinë e zhvendosjeve në thelb zero në filmat homoepitaksialë të silikonit ose filmat homoepitaksialë të arsenidit të galiumit, ose midis 102 dhe 104 cm-2). Dendësia më e lartë e defekteve zvogëlon lëvizshmërinë e bartësve, duke shkurtuar kështu jetëgjatësinë e bartësve të pakicës dhe duke zvogëluar përçueshmërinë termike, të cilat të gjitha do të zvogëlojnë performancën e pajisjes [4];
✔ Koeficienti i zgjerimit termik të safirit është më i madh se ai i GaN, kështu që stresi kompresiv biaksial do të gjenerohet në shtresën epitaksiale gjatë procesit të ftohjes nga temperatura e depozitimit në temperaturën e dhomës. Për filma epitaksialë më të trashë, ky stres mund të shkaktojë çarje të filmit ose edhe të substratit;
✔ Krahasuar me substratet e tjera, përçueshmëria termike e substrateve të safirit është më e ulët (rreth 0.25W*cm-1*K-1 në 100℃), dhe performanca e shpërndarjes së nxehtësisë është e dobët;
✔ Për shkak të përçueshmërisë së dobët, substratet e safirit nuk janë të favorshme për integrimin dhe aplikimin e tyre me pajisje të tjera gjysmëpërçuese.
Edhe pse dendësia e defekteve të shtresave epitaksiale të GaN të rritura në substratet e safirit është e lartë, kjo nuk duket se e zvogëlon ndjeshëm performancën optoelektronike të LED-ve blu-jeshile me bazë GaN, kështu që substratet e safirit janë ende substrate të përdorura zakonisht për LED-të me bazë GaN.
Me zhvillimin e më shumë aplikimeve të reja të pajisjeve GaN, siç janë lazerët ose pajisjet e tjera me fuqi të dendësisë së lartë, defektet e natyrshme të substrateve të safirit janë bërë gjithnjë e më shumë një kufizim në zbatimin e tyre. Përveç kësaj, me zhvillimin e teknologjisë së rritjes së substratit SiC, uljen e kostos dhe pjekurinë e teknologjisë epitaksiale të GaN në substratet e Si, më shumë kërkime mbi rritjen e shtresave epitaksiale të GaN në substratet e safirit kanë treguar gradualisht një tendencë ftohjeje.
Epitaksi GaN në SiC
Krahasuar me safirin, substratet SiC (kristalet 4H- dhe 6H-) kanë një mospërputhje më të vogël të rrjetës me shtresat epitaksiale të GaN (3.1%, ekuivalente me filmat epitaksialë të orientuar në [0001]), përçueshmëri termike më të lartë (rreth 3.8W*cm-1*K-1), etj. Përveç kësaj, përçueshmëria e substrateve SiC lejon gjithashtu që kontaktet elektrike të bëhen në pjesën e pasme të substratit, gjë që ndihmon në thjeshtimin e strukturës së pajisjes. Ekzistenca e këtyre avantazheve ka tërhequr gjithnjë e më shumë studiues për të punuar në epitaksi GaN në substratet e karabit të silicit.
Megjithatë, puna direkte në substratet SiC për të shmangur rritjen e shtresave epilare GaN përballet gjithashtu me një sërë disavantazhesh, duke përfshirë sa vijon:
✔ Vrazhdësia sipërfaqësore e substrateve SiC është shumë më e lartë se ajo e substrateve të safirit (vrazhdësia e safirit 0.1nm RMS, vrazhdësia e SiC 1nm RMS), substratet SiC kanë fortësi të lartë dhe performancë të dobët përpunimi, dhe kjo vrazhdësi dhe dëmtimi i mbetur nga lustrimi janë gjithashtu një nga burimet e defekteve në shtresat epi të GaN.
✔ Dendësia e zhvendosjes së vidave të substrateve SiC është e lartë (dendësia e zhvendosjes 103-104 cm-2), zhvendosjet e vidave mund të përhapen në shtresën e sipërme të GaN dhe të zvogëlojnë performancën e pajisjes;
✔ Rregullimi atomik në sipërfaqen e substratit shkakton formimin e defekteve të grumbullimit (BSF) në shtresën epilaksiale GaN. Për GaN epitaksiale në substratet SiC, ekzistojnë renditje të shumëfishta të mundshme të rregullimit atomik në substrat, duke rezultuar në një rend fillestar të paqëndrueshëm të grumbullimit atomik të shtresës epitaksiale GaN mbi të, e cila është e prirur ndaj defekteve të grumbullimit. Defektet e grumbullimit (SF) prezantojnë fusha elektrike të integruara përgjatë boshtit c, duke çuar në probleme të tilla si rrjedhja e pajisjeve ndarëse të bartësve në plan;
✔ Koeficienti i zgjerimit termik të substratit SiC është më i vogël se ai i AlN dhe GaN, gjë që shkakton akumulim të stresit termik midis shtresës epitaksiale dhe substratit gjatë procesit të ftohjes. Waltereit dhe Brand parashikuan, bazuar në rezultatet e tyre të hulumtimit, se ky problem mund të lehtësohet ose zgjidhet duke rritur shtresa epitaksiale të GaN në shtresa të holla, koherente të bërthamëzimit të AlN;
✔ Problemi i lagështueshmërisë së dobët të atomeve të Ga. Kur rriten shtresa epitaksiale të GaN direkt në sipërfaqen e SiC, për shkak të lagështueshmërisë së dobët midis dy atomeve, GaN është i prirur ndaj rritjes së ishullit 3D në sipërfaqen e substratit. Futja e një shtrese tampon është zgjidhja më e përdorur për të përmirësuar cilësinë e materialeve epitaksiale në epitaksinë e GaN. Futja e një shtrese tampon AlN ose AlxGa1-xN mund të përmirësojë në mënyrë efektive lagështueshmërinë e sipërfaqes së SiC dhe të bëjë që shtresa epitaksiale e GaN të rritet në dy dimensione. Përveç kësaj, ajo gjithashtu mund të rregullojë stresin dhe të parandalojë që defektet e substratit të shtrihen në epitaksinë e GaN;
✔ Teknologjia e përgatitjes së substrateve SiC është e papjekur, kostoja e substratit është e lartë dhe ka pak furnizues dhe pak furnizim.
Hulumtimi i Torres et al. tregon se gdhendja e substratit SiC me H2 në temperaturë të lartë (1600°C) para epitaksialit mund të prodhojë një strukturë hapash më të rregullt në sipërfaqen e substratit, duke përftuar kështu një film epitaksial AlN me cilësi më të lartë sesa kur rritet direkt në sipërfaqen origjinale të substratit. Hulumtimi i Xie dhe ekipit të tij tregon gjithashtu se para-trajtimi me gdhendje i substratit të karabit të silikonit mund të përmirësojë ndjeshëm morfologjinë sipërfaqësore dhe cilësinë e kristalit të shtresës epitaksiale GaN. Smith et al. zbuluan se dislokimet e filetos që burojnë nga ndërfaqet substrat/shtresa tampon dhe shtresa tampon/shtresa epitaksiale lidhen me rrafshësinë e substratit [5].
Figura 4 Morfologjia TEM e mostrave të shtresës epitaksiale GaN të rritura në substratin 6H-SiC (0001) në kushte të ndryshme të trajtimit sipërfaqësor (a) pastrim kimik; (b) pastrim kimik + trajtim me plazmë hidrogjeni; (c) pastrim kimik + trajtim me plazmë hidrogjeni + trajtim termik me hidrogjen në 1300℃ për 30 minuta
Epitaksi GaN në Si
Krahasuar me karbidin e silicit, safirin dhe substratet e tjera, procesi i përgatitjes së substratit të silicit është i pjekur dhe mund të ofrojë në mënyrë të qëndrueshme substrate të pjekura me madhësi të madhe me performancë të lartë kostoje. Në të njëjtën kohë, përçueshmëria termike dhe përçueshmëria elektrike janë të mira, dhe procesi i pajisjeve elektronike Si është i pjekur. Mundësia e integrimit të përsosur të pajisjeve optoelektronike GaN me pajisjet elektronike Si në të ardhmen e bën gjithashtu rritjen e epitaksisë së GaN në silic shumë tërheqëse.
Megjithatë, për shkak të ndryshimit të madh në konstantet e rrjetës midis substratit Si dhe materialit GaN, epitaksia heterogjene e GaN në substratin Si është një epitaksi tipike me mospërputhje të madhe, dhe gjithashtu duhet të përballet me një sërë problemesh:
✔ Problemi i energjisë së ndërfaqes sipërfaqësore. Kur GaN rritet në një substrat Si, sipërfaqja e substratit Si së pari do të nitridohet për të formuar një shtresë amorfe nitridi silikoni që nuk është e favorshme për bërthamëzimin dhe rritjen e GaN me dendësi të lartë. Përveç kësaj, sipërfaqja e Si së pari do të kontaktojë Ga, i cili do të gërryejë sipërfaqen e substratit Si. Në temperatura të larta, dekompozimi i sipërfaqes së Si do të shpërndahet në shtresën epitaksiale të GaN për të formuar njolla të zeza silikoni.
✔ Mospërputhja e konstanteve të rrjetës midis GaN dhe Si është e madhe (~17%), gjë që do të çojë në formimin e dislokimeve të filetos me dendësi të lartë dhe do të zvogëlojë ndjeshëm cilësinë e shtresës epitaksiale;
✔ Krahasuar me Si, GaN ka një koeficient më të madh të zgjerimit termik (koeficienti i zgjerimit termik të GaN është rreth 5.6×10-6K-1, koeficienti i zgjerimit termik të Si është rreth 2.6×10-6K-1), dhe çarje mund të gjenerohen në shtresën epitaksiale të GaN gjatë ftohjes së temperaturës epitaksiale në temperaturën e dhomës;
✔ Si reagon me NH3 në temperatura të larta për të formuar SiNx polikristalin. AlN nuk mund të formojë një bërthamë të orientuar në mënyrë preferenciale në SiNx polikristalin, gjë që çon në një orientim të çrregullt të shtresës GaN të rritur më pas dhe një numër të lartë defektesh, duke rezultuar në cilësi të dobët të kristalit të shtresës epitaksiale të GaN, dhe madje edhe vështirësi në formimin e një shtrese epitaksiale të GaN me një kristal të vetëm [6].
Për të zgjidhur problemin e mospërputhjes së madhe të rrjetës, studiuesit janë përpjekur të futin materiale të tilla si AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO dhe SiC si shtresa tampon në substratet e Si. Për të shmangur formimin e SiNx polikristalin dhe për të zvogëluar efektet e tij negative në cilësinë e kristalit të materialeve GaN/AlN/Si (111), TMAl zakonisht kërkohet të futet për një periudhë të caktuar kohore para rritjes epitaksiale të shtresës tampon AlN për të parandaluar që NH3 të reagojë me sipërfaqen e ekspozuar të Si për të formuar SiNx. Përveç kësaj, teknologjitë epitaksiale si teknologjia e substratit të modeluar mund të përdoren për të përmirësuar cilësinë e shtresës epitaksiale. Zhvillimi i këtyre teknologjive ndihmon në pengimin e formimit të SiNx në ndërfaqen epitaksiale, promovon rritjen dy-dimensionale të shtresës epitaksiale GaN dhe përmirëson cilësinë e rritjes së shtresës epitaksiale. Përveç kësaj, një shtresë tampon AlN futet për të kompensuar stresin në tërheqje të shkaktuar nga ndryshimi në koeficientët e zgjerimit termik për të shmangur çarjet në shtresën epitaksiale GaN në substratin e silikonit. Hulumtimi i Krostit tregon se ekziston një korrelacion pozitiv midis trashësisë së shtresës tampon AlN dhe reduktimit të tendosjes. Kur trashësia e shtresës tampon arrin 12 nm, një shtresë epitaksiale më e trashë se 6μm mund të rritet në një substrat silikoni përmes një skeme të përshtatshme rritjeje pa çarje të shtresës epitaksiale.
Pas përpjekjeve afatgjata nga studiuesit, cilësia e shtresave epitaksiale të GaN të rritura në substratet e silikonit është përmirësuar ndjeshëm, dhe pajisje të tilla si transistorët me efekt fushor, detektorët ultraviolet me barrierë Schottky, LED-et blu-jeshile dhe lazerët ultraviolet kanë bërë përparim të konsiderueshëm.
Si përmbledhje, meqenëse substratet epitaksiale të GaN që përdoren zakonisht janë të gjitha epitaksiale heterogjene, të gjitha përballen me probleme të përbashkëta, të tilla si mospërputhja e rrjetës dhe ndryshimet e mëdha në koeficientët e zgjerimit termik në shkallë të ndryshme. Substratet homogjene epitaksiale të GaN janë të kufizuara nga pjekuria e teknologjisë dhe substratet ende nuk janë prodhuar në masë. Kostoja e prodhimit është e lartë, madhësia e substratit është e vogël dhe cilësia e substratit nuk është ideale. Zhvillimi i substrateve të reja epitaksiale të GaN dhe përmirësimi i cilësisë epitaksiale janë ende një nga faktorët e rëndësishëm që kufizojnë zhvillimin e mëtejshëm të industrisë epitaksiale të GaN.
IV. Metodat e zakonshme për epitaksi GaN
MOCVD (depozitimi kimik i avujve)
Duket se epitaksia homogjene në substratet GaN është zgjedhja më e mirë për epitaksinë e GaN. Megjithatë, meqenëse pararendësit e depozitimit kimik të avujve janë trimetilgaliumi dhe amoniaku, dhe gazi bartës është hidrogjeni, temperatura tipike e rritjes së MOCVD është rreth 1000-1100℃, dhe shkalla e rritjes së MOCVD është rreth disa mikronë në orë. Mund të prodhojë ndërfaqe të pjerrëta në nivelin atomik, gjë që është shumë e përshtatshme për rritjen e hetero-nyjeve, puseve kuantike, super-rrjetave dhe strukturave të tjera. Shkalla e saj e shpejtë e rritjes, uniformiteti i mirë dhe përshtatshmëria për rritje në sipërfaqe të mëdha dhe me shumë pjesë përdoren shpesh në prodhimin industrial.
MBE (epitaksi me rreze molekulare)
Në epitaksinë me rreze molekulare, Ga përdor një burim elementar, dhe azoti aktiv merret nga azoti përmes plazmës RF. Krahasuar me metodën MOCVD, temperatura e rritjes së MBE është rreth 350-400℃ më e ulët. Temperatura më e ulët e rritjes mund të shmangë ndotje të caktuara që mund të shkaktohen nga mjedise me temperaturë të lartë. Sistemi MBE funksionon nën vakum ultra të lartë, gjë që i lejon atij të integrojë më shumë metoda zbulimi in-situ. Në të njëjtën kohë, shkalla e rritjes dhe kapaciteti i tij i prodhimit nuk mund të krahasohen me MOCVD, dhe përdoret më shumë në kërkimin shkencor [7].
Figura 5 (a) Skema Eiko-MBE (b) Skema e dhomës kryesore të reagimit MBE
Metoda HVPE (epitaksi në fazën e avullit të hidridit)
Pararendësit e metodës së epitaksisë në fazën e avullit të hidridit janë GaCl3 dhe NH3. Detchprohm et al. e përdorën këtë metodë për të rritur një shtresë epitaksiale GaN me trashësi qindra mikronësh në sipërfaqen e një substrati safiri. Në eksperimentin e tyre, një shtresë ZnO u rrit midis substratit të safirit dhe shtresës epitaksiale si një shtresë tampon, dhe shtresa epitaksiale u hoq nga sipërfaqja e substratit. Krahasuar me MOCVD dhe MBE, karakteristika kryesore e metodës HVPE është shkalla e saj e lartë e rritjes, e cila është e përshtatshme për prodhimin e shtresave të trasha dhe materialeve të mëdha. Megjithatë, kur trashësia e shtresës epitaksiale tejkalon 20μm, shtresa epitaksiale e prodhuar nga kjo metodë është e prirur ndaj çarjeve.
Akira USUI prezantoi teknologjinë e substratit të modeluar bazuar në këtë metodë. Ata fillimisht rritën një shtresë epitaksiale GaN të hollë me trashësi 1-1.5μm në një substrat safiri duke përdorur metodën MOCVD. Shtresa epitaksiale përbëhej nga një shtresë tampon GaN me trashësi 20nm e rritur në kushte të temperaturës së ulët dhe një shtresë GaN e rritur në kushte të temperaturës së lartë. Pastaj, në 430℃, një shtresë SiO2 u vendos në sipërfaqen e shtresës epitaksiale dhe në filmin SiO2 u bënë vija dritareje me anë të fotolitografisë. Hapësira e vijave ishte 7μm dhe gjerësia e maskës varionte nga 1μm në 4μm. Pas këtij përmirësimi, ata morën një shtresë epitaksiale GaN në një substrat safiri me diametër 2 inç që ishte pa çarje dhe aq e lëmuar sa një pasqyrë edhe kur trashësia u rrit në dhjetëra ose edhe qindra mikronë. Dendësia e defektit u zvogëlua nga 109-1010cm-2 e metodës tradicionale HVPE në rreth 6×107cm-2. Ata gjithashtu theksuan në eksperiment se kur shkalla e rritjes tejkalonte 75μm/orë, sipërfaqja e mostrës do të bëhej e ashpër[8].
Figura 6 Skema grafike e substratit
V. Përmbledhje dhe Perspektivë
Materialet GaN filluan të shfaqen në vitin 2014 kur drita blu LED fitoi Çmimin Nobel në Fizikë atë vit dhe hyri në fushën e publikut të aplikimeve të karikimit të shpejtë në fushën e elektronikës së konsumatorit. Në fakt, aplikimet në amplifikatorët e fuqisë dhe pajisjet RF të përdorura në stacionet bazë 5G që shumica e njerëzve nuk mund t'i shohin gjithashtu kanë dalë në heshtje. Në vitet e fundit, përparimi i pajisjeve të fuqisë me bazë GaN për përdorim në automobila pritet të hapë pika të reja rritjeje për tregun e aplikimit të materialeve GaN.
Kërkesa e madhe e tregut me siguri do të nxisë zhvillimin e industrive dhe teknologjive të lidhura me GaN. Me pjekurinë dhe përmirësimin e zinxhirit industrial të lidhur me GaN, problemet me të cilat përballet teknologjia aktuale epitaksiale e GaN përfundimisht do të përmirësohen ose kapërcehen. Në të ardhmen, njerëzit me siguri do të zhvillojnë më shumë teknologji të reja epitaksiale dhe opsione më të shkëlqyera të substratit. Deri atëherë, njerëzit do të jenë në gjendje të zgjedhin teknologjinë dhe substratin më të përshtatshëm të kërkimit të jashtëm për skenarë të ndryshëm aplikimi sipas karakteristikave të skenarëve të aplikimit, dhe të prodhojnë produktet më konkurruese të personalizuara.
Koha e postimit: 28 qershor 2024