1. Mga semiconductor ng ikatlong henerasyon
Ang teknolohiyang semiconductor ng unang henerasyon ay binuo batay sa mga materyales na semiconductor tulad ng Si at Ge. Ito ang materyal na batayan para sa pag-unlad ng mga transistor at teknolohiya ng integrated circuit. Ang mga materyales na semiconductor ng unang henerasyon ang naglatag ng pundasyon para sa industriya ng elektroniko noong ika-20 siglo at ang mga pangunahing materyales para sa teknolohiya ng integrated circuit.
Ang mga materyales ng semiconductor sa ikalawang henerasyon ay pangunahing kinabibilangan ng gallium arsenide, indium phosphide, gallium phosphide, indium arsenide, aluminum arsenide at ang kanilang mga ternary compound. Ang mga materyales ng semiconductor sa ikalawang henerasyon ang pundasyon ng industriya ng optoelectronic information. Batay dito, ang mga kaugnay na industriya tulad ng pag-iilaw, display, laser, at photovoltaics ay binuo. Malawakang ginagamit ang mga ito sa kontemporaryong industriya ng teknolohiya ng impormasyon at optoelectronic display.
Ang mga kinatawan na materyales ng mga materyales ng ikatlong henerasyong semiconductor ay kinabibilangan ng gallium nitride at silicon carbide. Dahil sa kanilang malawak na band gap, mataas na electron saturation drift velocity, mataas na thermal conductivity, at mataas na breakdown field strength, ang mga ito ay mainam na materyales para sa paghahanda ng mga high-power density, high-frequency, at low-loss electronic device. Kabilang sa mga ito, ang mga silicon carbide power device ay may mga bentahe ng mataas na energy density, mababang konsumo ng enerhiya, at maliit na sukat, at may malawak na prospect ng aplikasyon sa mga bagong sasakyan ng enerhiya, photovoltaics, transportasyon ng riles, big data, at iba pang larangan. Ang mga Gallium nitride RF device ay may mga bentahe ng high frequency, high power, malawak na bandwidth, mababang konsumo ng kuryente at maliit na sukat, at may malawak na prospect ng aplikasyon sa 5G communications, Internet of Things, military radar at iba pang larangan. Bukod pa rito, ang mga gallium nitride-based power device ay malawakang ginagamit sa low-voltage field. Bukod pa rito, sa mga nakaraang taon, ang mga umuusbong na gallium oxide material ay inaasahang bubuo ng teknikal na komplementaridad sa mga umiiral na teknolohiya ng SiC at GaN, at may mga potensyal na prospect ng aplikasyon sa low-frequency at high-voltage field.
Kung ikukumpara sa mga materyales na semiconductor sa ikalawang henerasyon, ang mga materyales na semiconductor sa ikatlong henerasyon ay may mas malawak na lapad ng bandgap (ang lapad ng bandgap ng Si, isang tipikal na materyal ng materyal na semiconductor sa unang henerasyon, ay humigit-kumulang 1.1eV, ang lapad ng bandgap ng GaAs, isang tipikal na materyal ng materyal na semiconductor sa ikalawang henerasyon, ay humigit-kumulang 1.42eV, at ang lapad ng bandgap ng GaN, isang tipikal na materyal ng materyal na semiconductor sa ikatlong henerasyon, ay higit sa 2.3eV), mas malakas na resistensya sa radiation, mas malakas na resistensya sa pagkasira ng electric field, at mas mataas na resistensya sa temperatura. Ang mga materyales na semiconductor sa ikatlong henerasyon na may mas malawak na lapad ng bandgap ay partikular na angkop para sa paggawa ng mga elektronikong aparato na lumalaban sa radiation, high-frequency, high-power at high-integration-density. Ang kanilang mga aplikasyon sa mga microwave radio frequency device, LED, laser, power device at iba pang larangan ay nakakuha ng maraming atensyon, at nagpakita ang mga ito ng malawak na mga prospect ng pag-unlad sa mga mobile communication, smart grid, rail transit, mga bagong sasakyan ng enerhiya, consumer electronics, at mga ultraviolet at blue-green light device [1].
Pinagmulan ng larawan: CASA, Zheshang Securities Research Institute
Pigura 1 Iskala ng oras at pagtataya ng aparatong may kuryenteng GaN
II Istruktura at mga katangian ng materyal na GaN
Ang GaN ay isang direktang bandgap semiconductor. Ang lapad ng bandgap ng istrukturang wurtzite sa temperatura ng silid ay humigit-kumulang 3.26eV. Ang mga materyales na GaN ay may tatlong pangunahing istrukturang kristal, katulad ng istrukturang wurtzite, istrukturang sphalerite at istrukturang rock salt. Kabilang sa mga ito, ang istrukturang wurtzite ang pinaka-matatag na istrukturang kristal. Ang Figure 2 ay isang diagram ng hexagonal na istrukturang wurtzite ng GaN. Ang istrukturang wurtzite ng materyal na GaN ay kabilang sa isang hexagonal close-packed na istruktura. Ang bawat unit cell ay may 12 atomo, kabilang ang 6 na N atomo at 6 na Ga atomo. Ang bawat Ga (N) atom ay bumubuo ng isang bond sa 4 na pinakamalapit na N (Ga) atomo at nakasalansan sa pagkakasunud-sunod ng ABABAB… sa direksyong [0001] [2].
Pigura 2 Dayagram ng selula ng kristal na GaN ng istrukturang Wurtzite
III Mga karaniwang ginagamit na substrate para sa GaN epitaxy
Tila ang homogenous epitaxy sa mga substrate ng GaN ang pinakamahusay na pagpipilian para sa epitaxy ng GaN. Gayunpaman, dahil sa malaking enerhiya ng bond ng GaN, kapag ang temperatura ay umabot sa melting point na 2500℃, ang katumbas nitong decomposition pressure ay humigit-kumulang 4.5GPa. Kapag ang decomposition pressure ay mas mababa kaysa sa pressure na ito, ang GaN ay hindi natutunaw kundi direktang nabubulok. Dahil dito, ang mga teknolohiya sa paghahanda ng mature substrate tulad ng Czochralski method ay hindi angkop para sa paghahanda ng mga single crystal substrate ng GaN, na ginagawang mahirap ang mass produce at magastos ang mga substrate ng GaN. Samakatuwid, ang mga substrate na karaniwang ginagamit sa GaN epitaxial growth ay pangunahing Si, SiC, sapphire, atbp. [3].
Tsart 3 GaN at mga parametro ng mga karaniwang ginagamit na materyales sa substrate
GaN epitaxy sa sapiro
Ang sapiro ay may matatag na kemikal na katangian, mura, at may mataas na kapanahunan sa malawakang produksyon ng industriya. Samakatuwid, ito ay naging isa sa mga pinakamaagang at pinakamalawak na ginagamit na materyales ng substrate sa inhinyeriya ng semiconductor device. Bilang isa sa mga karaniwang ginagamit na substrate para sa GaN epitaxy, ang mga pangunahing problema na kailangang lutasin para sa mga substrate ng sapiro ay:
✔ Dahil sa malaking lattice mismatch sa pagitan ng sapphire (Al2O3) at GaN (mga 15%), ang defect density sa interface sa pagitan ng epitaxial layer at ng substrate ay napakataas. Upang mabawasan ang mga masamang epekto nito, ang substrate ay dapat sumailalim sa kumplikadong pretreatment bago magsimula ang proseso ng epitaxy. Bago palaguin ang GaN epitaxy sa mga substrate ng sapphire, ang ibabaw ng substrate ay dapat munang mahigpit na linisin upang maalis ang mga kontaminante, natitirang pinsala sa pagpapakintab, atbp., at upang makagawa ng mga baitang at istruktura ng ibabaw ng baitang. Pagkatapos, ang ibabaw ng substrate ay nitrided upang baguhin ang mga katangian ng pagkabasa ng epitaxial layer. Panghuli, isang manipis na AlN buffer layer (karaniwan ay 10-100nm ang kapal) ang kailangang ideposito sa ibabaw ng substrate at i-anneal sa mababang temperatura upang maghanda para sa panghuling epitaxial growth. Gayunpaman, ang dislocation density sa GaN epitaxial films na lumaki sa mga sapphire substrates ay mas mataas pa rin kaysa sa homoepitaxial films (mga 1010cm-2, kumpara sa halos zero dislocation density sa silicon homoepitaxial films o gallium arsenide homoepitaxial films, o sa pagitan ng 102 at 104cm-2). Ang mas mataas na defect density ay nakakabawas sa carrier mobility, sa gayon ay nagpapaikli sa minority carrier lifetime at binabawasan ang thermal conductivity, na lahat ay magbabawas sa performance ng device [4];
✔ Ang thermal expansion coefficient ng sapiro ay mas mataas kaysa sa GaN, kaya ang biaxial compressive stress ay mabubuo sa epitaxial layer habang pinapalamig mula sa deposition temperature hanggang sa room temperature. Para sa mas makapal na epitaxial films, ang stress na ito ay maaaring magdulot ng pagbitak ng film o maging ng substrate;
✔ Kung ikukumpara sa ibang mga substrate, ang thermal conductivity ng mga substrate na sapiro ay mas mababa (humigit-kumulang 0.25W*cm-1*K-1 sa 100℃), at ang pagganap ng pagpapakalat ng init ay mababa;
✔ Dahil sa mahinang kondaktibiti nito, ang mga substrate na sapiro ay hindi angkop para sa kanilang pagsasama at aplikasyon sa iba pang mga aparatong semiconductor.
Bagama't mataas ang defect density ng mga GaN epitaxial layer na tumutubo sa mga sapphire substrate, tila hindi nito lubos na nababawasan ang optoelectronic performance ng mga GaN-based blue-green LED, kaya ang mga sapphire substrate ay karaniwang ginagamit pa ring substrate para sa mga GaN-based LED.
Kasabay ng pag-unlad ng mas maraming bagong aplikasyon ng mga GaN device tulad ng mga laser o iba pang high-density power device, ang mga likas na depekto ng mga sapphire substrate ay lalong nagiging limitasyon sa kanilang aplikasyon. Bukod pa rito, kasabay ng pag-unlad ng teknolohiya sa paglago ng SiC substrate, pagbawas ng gastos, at pagkahinog ng GaN epitaxial technology sa mga Si substrate, mas maraming pananaliksik sa pagpapalago ng mga GaN epitaxial layer sa mga sapphire substrate ang unti-unting nagpakita ng trend ng paglamig.
GaN epitaxy sa SiC
Kung ikukumpara sa sapiro, ang mga SiC substrate (4H- at 6H-crystals) ay may mas maliit na lattice mismatch sa mga GaN epitaxial layer (3.1%, katumbas ng [0001] oriented epitaxial films), mas mataas na thermal conductivity (humigit-kumulang 3.8W*cm-1*K-1), atbp. Bukod pa rito, ang conductivity ng mga SiC substrate ay nagpapahintulot din sa paggawa ng mga electrical contact sa likod ng substrate, na nakakatulong upang gawing simple ang istruktura ng device. Ang pagkakaroon ng mga bentaheng ito ay nakaakit ng mas maraming mananaliksik na magtrabaho sa GaN epitaxy sa mga silicon carbide substrate.
Gayunpaman, ang direktang pagtatrabaho sa mga substrate ng SiC upang maiwasan ang paglaki ng mga epilayer ng GaN ay nahaharap din sa isang serye ng mga disbentaha, kabilang ang mga sumusunod:
✔ Ang surface roughness ng SiC substrates ay mas mataas kaysa sa sapphire substrates (sapphire roughness 0.1nm RMS, SiC roughness 1nm RMS), ang SiC substrates ay may mataas na tigas at mahinang processing performance, at ang roughness na ito at residual polishing damage ay isa rin sa mga pinagmumulan ng mga depekto sa GaN epilayers.
✔ Mataas ang densidad ng dislokasyon ng tornilyo ng mga SiC substrate (densidad ng dislokasyon na 103-104cm-2), ang mga dislokasyon ng tornilyo ay maaaring kumalat sa GaN epilayer at makabawas sa pagganap ng device;
✔ Ang atomic arrangement sa ibabaw ng substrate ay nagdudulot ng pagbuo ng mga stacking fault (BSF) sa GaN epilayer. Para sa epitaxial GaN sa mga SiC substrate, maraming posibleng atomic arrangement order sa substrate, na nagreresulta sa hindi pare-parehong initial atomic stacking order ng epitaxial GaN layer dito, na madaling kapitan ng stacking fault. Ang mga stacking fault (SF) ay nagpapakilala ng built-in na electric field sa c-axis, na humahantong sa mga problema tulad ng leakage ng mga in-plane carrier separation device;
✔ Ang thermal expansion coefficient ng SiC substrate ay mas maliit kaysa sa AlN at GaN, na nagdudulot ng akumulasyon ng thermal stress sa pagitan ng epitaxial layer at ng substrate habang nasa proseso ng paglamig. Hinulaan nina Waltereit at Brand batay sa mga resulta ng kanilang pananaliksik na ang problemang ito ay maaaring maibsan o malutas sa pamamagitan ng pagpapatubo ng mga epitaxial layer ng GaN sa manipis at magkakaugnay na strained na AlN nucleation layer;
✔ Ang problema ng mahinang pagkabasa ng mga atomo ng Ga. Kapag pinalalaki ang mga epitaxial layer ng GaN nang direkta sa ibabaw ng SiC, dahil sa mahinang pagkabasa sa pagitan ng dalawang atomo, ang GaN ay madaling kapitan ng 3D island growth sa ibabaw ng substrate. Ang pagpapakilala ng buffer layer ang pinakakaraniwang ginagamit na solusyon upang mapabuti ang kalidad ng mga epitaxial na materyales sa epitaxy ng GaN. Ang pagpapakilala ng AlN o AlxGa1-xN buffer layer ay maaaring epektibong mapabuti ang pagkabasa ng ibabaw ng SiC at mapalaki ang epitaxial layer ng GaN sa dalawang dimensyon. Bukod pa rito, maaari rin nitong i-regulate ang stress at maiwasan ang mga depekto ng substrate na umabot sa epitaxy ng GaN;
✔ Hindi pa ganap ang teknolohiya sa paghahanda ng mga SiC substrate, mataas ang halaga ng substrate, at kakaunti ang mga supplier at kakaunti ang suplay.
Ipinapakita ng pananaliksik nina Torres et al. na ang pag-ukit sa SiC substrate gamit ang H2 sa mataas na temperatura (1600°C) bago ang epitaxy ay maaaring makagawa ng mas maayos na istruktura ng hakbang sa ibabaw ng substrate, sa gayon ay makakakuha ng mas mataas na kalidad na AlN epitaxial film kaysa kapag ito ay direktang itinanim sa orihinal na ibabaw ng substrate. Ipinapakita rin ng pananaliksik nina Xie at ng kanyang pangkat na ang pretreatment ng pag-ukit ng silicon carbide substrate ay maaaring makabuluhang mapabuti ang morpolohiya ng ibabaw at kalidad ng kristal ng GaN epitaxial layer. Natuklasan nina Smith et al. na ang mga threading dislocation na nagmumula sa substrate/buffer layer at buffer layer/epitaxial layer interfaces ay may kaugnayan sa pagiging patag ng substrate [5].
Pigura 4 Morpolohiya ng TEM ng mga sample ng GaN epitaxial layer na lumaki sa 6H-SiC substrate (0001) sa ilalim ng iba't ibang kondisyon ng paggamot sa ibabaw (a) paglilinis ng kemikal; (b) paglilinis ng kemikal + paggamot sa plasma ng hydrogen; (c) paglilinis ng kemikal + paggamot sa plasma ng hydrogen + 1300℃ paggamot sa init ng hydrogen sa loob ng 30 minuto
GaN epitaxy sa Si
Kung ikukumpara sa silicon carbide, sapphire at iba pang substrates, ang proseso ng paghahanda ng silicon substrate ay mature na, at maaari itong matatag na magbigay ng mature na malalaking substrates na may mataas na cost performance. Kasabay nito, ang thermal conductivity at electrical conductivity ay mabuti, at ang proseso ng Si electronic device ay mature na. Ang posibilidad ng perpektong pagsasama ng mga optoelectronic GaN device sa mga Si electronic device sa hinaharap ay ginagawang kaakit-akit din ang paglago ng GaN epitaxy sa silicon.
Gayunpaman, dahil sa malaking pagkakaiba sa mga lattice constant sa pagitan ng Si substrate at GaN material, ang heterogeneous epitaxy ng GaN sa Si substrate ay isang tipikal na malaking mismatch epitaxy, at kailangan din nitong harapin ang isang serye ng mga problema:
✔ Problema sa enerhiya ng interface ng ibabaw. Kapag lumaki ang GaN sa isang Si substrate, ang ibabaw ng Si substrate ay unang i-nitride upang bumuo ng isang amorphous silicon nitride layer na hindi nakakatulong sa nucleation at paglago ng high-density GaN. Bukod pa rito, ang ibabaw ng Si ay unang makikipag-ugnayan sa Ga, na siyang magpaparusa sa ibabaw ng Si substrate. Sa mataas na temperatura, ang decomposition ng ibabaw ng Si ay kakalat sa epitaxial layer ng GaN upang bumuo ng mga itim na silicon spot.
✔ Malaki ang lattice constant mismatch sa pagitan ng GaN at Si (~17%), na hahantong sa pagbuo ng mga high-density threading dislocations at makabuluhang magbabawas sa kalidad ng epitaxial layer;
✔ Kung ikukumpara sa Si, ang GaN ay may mas malaking thermal expansion coefficient (ang thermal expansion coefficient ng GaN ay humigit-kumulang 5.6×10-6K-1, ang thermal expansion coefficient ng Si ay humigit-kumulang 2.6×10-6K-1), at maaaring magkaroon ng mga bitak sa epitaxial layer ng GaN habang pinapalamig ang epitaxial temperature sa temperatura ng silid;
✔ Ang Si ay tumutugon sa NH3 sa mataas na temperatura upang bumuo ng polycrystalline SiNx. Ang AlN ay hindi maaaring bumuo ng isang preferentially oriented nucleus sa polycrystalline SiNx, na humahantong sa isang disordered orientation ng kasunod na lumaking GaN layer at isang mataas na bilang ng mga depekto, na nagreresulta sa mahinang kalidad ng kristal ng GaN epitaxial layer, at maging ang kahirapan sa pagbuo ng isang single-crystalline GaN epitaxial layer [6].
Upang malutas ang problema ng malaking lattice mismatch, sinubukan ng mga mananaliksik na magpakilala ng mga materyales tulad ng AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO, at SiC bilang mga buffer layer sa mga Si substrate. Upang maiwasan ang pagbuo ng polycrystalline SiNx at mabawasan ang masamang epekto nito sa kalidad ng kristal ng mga materyales na GaN/AlN/Si (111), ang TMAl ay karaniwang kinakailangang ipakilala sa loob ng isang tiyak na tagal ng panahon bago ang epitaxial growth ng AlN buffer layer upang maiwasan ang NH3 na mag-react sa nakalantad na ibabaw ng Si upang bumuo ng SiNx. Bilang karagdagan, ang mga teknolohiyang epitaxial tulad ng patterned substrate technology ay maaaring gamitin upang mapabuti ang kalidad ng epitaxial layer. Ang pag-unlad ng mga teknolohiyang ito ay nakakatulong upang mapigilan ang pagbuo ng SiNx sa epitaxial interface, itaguyod ang two-dimensional na paglago ng GaN epitaxial layer, at pagbutihin ang kalidad ng paglago ng epitaxial layer. Bilang karagdagan, isang AlN buffer layer ang ipinakikilala upang mabawi ang tensile stress na dulot ng pagkakaiba sa thermal expansion coefficients upang maiwasan ang mga bitak sa GaN epitaxial layer sa silicon substrate. Ipinapakita ng pananaliksik ni Krost na mayroong positibong ugnayan sa pagitan ng kapal ng AlN buffer layer at ng pagbawas ng strain. Kapag ang kapal ng buffer layer ay umabot sa 12nm, ang isang epitaxial layer na mas makapal sa 6μm ay maaaring palaguin sa isang silicon substrate sa pamamagitan ng isang naaangkop na growth scheme nang walang epitaxial layer cracking.
Matapos ang pangmatagalang pagsisikap ng mga mananaliksik, ang kalidad ng mga GaN epitaxial layer na lumaki sa mga silicon substrate ay lubos na napabuti, at ang mga aparato tulad ng field effect transistors, Schottky barrier ultraviolet detectors, blue-green LEDs at ultraviolet lasers ay nakagawa ng makabuluhang pag-unlad.
Sa buod, dahil ang mga karaniwang ginagamit na GaN epitaxial substrates ay pawang heterogeneous epitaxy, lahat sila ay nahaharap sa mga karaniwang problema tulad ng lattice mismatch at malalaking pagkakaiba sa thermal expansion coefficients sa iba't ibang antas. Ang mga homogenous epitaxial GaN substrates ay limitado ng kapanahunan ng teknolohiya, at ang mga substrate ay hindi pa nagagawa nang maramihan. Mataas ang gastos sa produksyon, maliit ang laki ng substrate, at hindi perpekto ang kalidad ng substrate. Ang pagbuo ng mga bagong GaN epitaxial substrates at ang pagpapabuti ng kalidad ng epitaxial ay isa pa rin sa mga mahahalagang salik na pumipigil sa karagdagang pag-unlad ng industriya ng GaN epitaxial.
IV. Mga karaniwang pamamaraan para sa GaN epitaxy
MOCVD (pagdeposito ng kemikal na singaw)
Tila ang homogenous epitaxy sa mga substrate ng GaN ang pinakamahusay na pagpipilian para sa epitaxy ng GaN. Gayunpaman, dahil ang mga precursor ng chemical vapor deposition ay trimethylgallium at ammonia, at ang carrier gas ay hydrogen, ang karaniwang temperatura ng paglaki ng MOCVD ay humigit-kumulang 1000-1100℃, at ang rate ng paglaki ng MOCVD ay humigit-kumulang ilang microns bawat oras. Maaari itong makagawa ng matarik na mga interface sa antas ng atom, na angkop para sa pagpapatubo ng mga heterojunction, quantum well, superlattice at iba pang mga istruktura. Ang mabilis na rate ng paglaki, mahusay na pagkakapareho, at pagiging angkop para sa paglaki ng malawak na lugar at maraming piraso ay kadalasang ginagamit sa industriyal na produksyon.
MBE (molecular beam epitaxy)
Sa molecular beam epitaxy, gumagamit ang Ga ng elemental na pinagmumulan, at ang aktibong nitrogen ay nakukuha mula sa nitrogen sa pamamagitan ng RF plasma. Kung ikukumpara sa pamamaraan ng MOCVD, ang temperatura ng paglaki ng MBE ay humigit-kumulang 350-400℃ na mas mababa. Ang mas mababang temperatura ng paglaki ay maaaring maiwasan ang ilang polusyon na maaaring sanhi ng mga kapaligirang may mataas na temperatura. Ang sistemang MBE ay gumagana sa ilalim ng ultra-high vacuum, na nagbibigay-daan dito upang maisama ang mas maraming in-situ detection methods. Kasabay nito, ang rate ng paglaki at kapasidad ng produksyon nito ay hindi maihahambing sa MOCVD, at mas ginagamit ito sa siyentipikong pananaliksik [7].
Figure 5 (a) Eiko-MBE schematic (b) MBE main reaction chamber schematic
Paraan ng HVPE (epitaxy ng yugto ng singaw ng hydride)
Ang mga precursor ng hydride vapor phase epitaxy method ay GaCl3 at NH3. Ginamit nina Detchprohm et al. ang pamamaraang ito upang palaguin ang isang GaN epitaxial layer na may kapal na daan-daang microns sa ibabaw ng isang sapphire substrate. Sa kanilang eksperimento, isang layer ng ZnO ang pinatubo sa pagitan ng sapphire substrate at ng epitaxial layer bilang buffer layer, at ang epitaxial layer ay binalatan mula sa ibabaw ng substrate. Kung ikukumpara sa MOCVD at MBE, ang pangunahing katangian ng HVPE method ay ang mataas na rate ng paglago nito, na angkop para sa produksyon ng makakapal na layer at bulk materials. Gayunpaman, kapag ang kapal ng epitaxial layer ay lumampas sa 20μm, ang epitaxial layer na ginawa ng pamamaraang ito ay madaling kapitan ng mga bitak.
Ipinakilala ng Akira USUI ang teknolohiyang patterned substrate batay sa pamamaraang ito. Una nilang pinalaki ang isang manipis na 1-1.5μm na kapal na GaN epitaxial layer sa isang sapphire substrate gamit ang pamamaraang MOCVD. Ang epitaxial layer ay binubuo ng isang 20nm na kapal na GaN buffer layer na pinatubo sa ilalim ng mga kondisyon ng mababang temperatura at isang GaN layer na pinatubo sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura. Pagkatapos, sa 430℃, isang layer ng SiO2 ang nilagyan ng plate sa ibabaw ng epitaxial layer, at ang mga window stripe ay ginawa sa SiO2 film sa pamamagitan ng photolithography. Ang stripe spacing ay 7μm at ang lapad ng mask ay mula 1μm hanggang 4μm. Pagkatapos ng pagpapabuting ito, nakakuha sila ng isang GaN epitaxial layer sa isang 2-pulgadang diameter na sapphire substrate na walang bitak at kasingkinis ng salamin kahit na ang kapal ay tumaas sa sampu-sampu o kahit daan-daang microns. Ang defect density ay nabawasan mula 109-1010cm-2 ng tradisyonal na pamamaraang HVPE hanggang humigit-kumulang 6×107cm-2. Itinuro rin nila sa eksperimento na kapag ang bilis ng paglaki ay lumampas sa 75μm/h, ang ibabaw ng sample ay magiging magaspang[8].
Pigura 6 Eskematiko ng Grapikong Substrate
V. Buod at Pananaw
Nagsimulang lumitaw ang mga materyales na GaN noong 2014 nang manalo ang blue light LED ng Nobel Prize sa Physics nang taong iyon, at pumasok sa larangan ng publiko ng mga aplikasyon ng mabilis na pag-charge sa larangan ng consumer electronics. Sa katunayan, ang mga aplikasyon sa mga power amplifier at RF device na ginagamit sa mga 5G base station na hindi nakikita ng karamihan ay tahimik ding lumitaw. Sa mga nakaraang taon, ang pambihirang tagumpay ng mga GaN-based automotive-grade power device ay inaasahang magbubukas ng mga bagong punto ng paglago para sa merkado ng aplikasyon ng materyal na GaN.
Ang malaking demand sa merkado ay tiyak na magtataguyod ng pag-unlad ng mga industriya at teknolohiyang may kaugnayan sa GaN. Sa pag-unlad at pagpapabuti ng industriyal na kadena na may kaugnayan sa GaN, ang mga problemang kinakaharap ng kasalukuyang teknolohiyang epitaxial ng GaN ay kalaunan ay mapapabuti o malalampasan. Sa hinaharap, tiyak na bubuo ang mga tao ng mas maraming bagong teknolohiyang epitaxial at mas mahusay na mga opsyon sa substrate. Sa panahong iyon, makakapili na ang mga tao ng pinakaangkop na teknolohiya sa panlabas na pananaliksik at substrate para sa iba't ibang senaryo ng aplikasyon ayon sa mga katangian ng mga senaryo ng aplikasyon, at makakagawa ng mga pinaka-kompetitibong customized na produkto.
Oras ng pag-post: Hunyo-28-2024