1. Üçüncü nesil yarı iletkenler
Birinci nesil yarı iletken teknolojisi, Si ve Ge gibi yarı iletken malzemelere dayanarak geliştirilmiştir. Transistörlerin ve entegre devre teknolojisinin geliştirilmesi için malzeme temelidir. Birinci nesil yarı iletken malzemeler, 20. yüzyılda elektronik endüstrisinin temelini oluşturmuş ve entegre devre teknolojisi için temel malzemelerdir.
İkinci nesil yarı iletken malzemeler esas olarak galyum arsenit, indiyum fosfit, galyum fosfit, indiyum arsenit, alüminyum arsenit ve bunların üçlü bileşiklerini içerir. İkinci nesil yarı iletken malzemeler optoelektronik bilgi endüstrisinin temelini oluşturur. Bu temelde aydınlatma, ekran, lazer ve fotovoltaik gibi ilgili endüstriler geliştirilmiştir. Çağdaş bilgi teknolojisi ve optoelektronik ekran endüstrilerinde yaygın olarak kullanılırlar.
Üçüncü nesil yarı iletken malzemelerin temsili malzemeleri arasında galyum nitrür ve silisyum karbür bulunur. Geniş bant aralıkları, yüksek elektron doygunluk sürüklenme hızı, yüksek termal iletkenlik ve yüksek bozulma alanı mukavemeti nedeniyle, yüksek güç yoğunluklu, yüksek frekanslı ve düşük kayıplı elektronik cihazlar hazırlamak için ideal malzemelerdir. Bunlar arasında, silisyum karbür güç cihazları yüksek enerji yoğunluğu, düşük enerji tüketimi ve küçük boyut avantajlarına sahiptir ve yeni enerji araçları, fotovoltaikler, raylı ulaşım, büyük veri ve diğer alanlarda geniş uygulama beklentilerine sahiptir. Galyum nitrür RF cihazları yüksek frekans, yüksek güç, geniş bant genişliği, düşük güç tüketimi ve küçük boyut avantajlarına sahiptir ve 5G iletişimlerinde, Nesnelerin İnterneti'nde, askeri radarda ve diğer alanlarda geniş uygulama beklentilerine sahiptir. Ek olarak, galyum nitrür bazlı güç cihazları düşük voltaj alanında yaygın olarak kullanılmıştır. Ayrıca son yıllarda ortaya çıkan galyum oksit malzemelerin mevcut SiC ve GaN teknolojileriyle teknik tamamlayıcılık oluşturması ve düşük frekans ve yüksek voltaj alanlarında potansiyel uygulama beklentilerine sahip olması beklenmektedir.
İkinci nesil yarı iletken malzemelerle karşılaştırıldığında, üçüncü nesil yarı iletken malzemeler daha geniş bant aralığı genişliğine sahiptir (birinci nesil yarı iletken malzemenin tipik bir malzemesi olan Si'nin bant aralığı genişliği yaklaşık 1,1 eV'dir, ikinci nesil yarı iletken malzemenin tipik bir malzemesi olan GaAs'nin bant aralığı genişliği yaklaşık 1,42 eV'dir ve üçüncü nesil yarı iletken malzemenin tipik bir malzemesi olan GaN'nin bant aralığı genişliği 2,3 eV'nin üzerindedir), daha güçlü radyasyon direncine, elektrik alanı bozulmasına karşı daha güçlü dirence ve daha yüksek sıcaklık direncine sahiptir. Daha geniş bant aralığına sahip üçüncü nesil yarı iletken malzemeler, radyasyona dayanıklı, yüksek frekanslı, yüksek güçlü ve yüksek entegrasyon yoğunluklu elektronik cihazların üretimi için özellikle uygundur. Mikrodalga radyo frekansı cihazlarında, LED'lerde, lazerlerde, güç cihazlarında ve diğer alanlardaki uygulamaları çok dikkat çekmiş ve mobil iletişim, akıllı şebekeler, raylı ulaşım, yeni enerji araçları, tüketici elektroniği ve ultraviyole ve mavi-yeşil ışık cihazlarında geniş geliştirme beklentileri göstermiştir [1].
Resim kaynağı: CASA, Zheshang Menkul Kıymetler Araştırma Enstitüsü
Şekil 1 GaN güç cihazı zaman ölçeği ve tahmini
II GaN malzeme yapısı ve özellikleri
GaN doğrudan bant aralığı yarı iletkenidir. Oda sıcaklığında wurtzite yapısının bant aralığı genişliği yaklaşık 3,26 eV'dir. GaN malzemelerinin wurtzite yapısı, sfalerit yapısı ve kaya tuzu yapısı olmak üzere üç ana kristal yapısı vardır. Bunlar arasında wurtzite yapısı en kararlı kristal yapıdır. Şekil 2, GaN'nin hekzagonal wurtzite yapısının bir diyagramıdır. GaN malzemesinin wurtzite yapısı, altıgen sıkı paketlenmiş bir yapıya aittir. Her birim hücrede 6 N atomu ve 6 Ga atomu dahil olmak üzere 12 atom bulunur. Her Ga (N) atomu, en yakın 4 N (Ga) atomuyla bir bağ oluşturur ve [0001] yönü [2] boyunca ABABAB… sırasına göre istiflenir.
Şekil 2 Wurtzite yapısı GaN kristal hücre diyagramı
III GaN epitaksi için yaygın olarak kullanılan substratlar
GaN substratları üzerinde homojen epitaksi, GaN epitaksisi için en iyi seçim gibi görünmektedir. Ancak, GaN'nin büyük bağ enerjisi nedeniyle, sıcaklık 2500℃'lik erime noktasına ulaştığında, karşılık gelen ayrışma basıncı yaklaşık 4,5 GPa'dır. Ayrışma basıncı bu basınçtan düşük olduğunda, GaN erimez, ancak doğrudan ayrışır. Bu, Czochralski yöntemi gibi olgun substrat hazırlama teknolojilerini GaN tek kristal substratlarının hazırlanması için uygunsuz hale getirir ve GaN substratlarının seri üretilmesini zorlaştırır ve maliyetli hale getirir. Bu nedenle, GaN epitaksiyel büyümesinde yaygın olarak kullanılan substratlar esas olarak Si, SiC, safir vb.'dir [3].
Grafik 3 GaN ve yaygın olarak kullanılan alt tabaka malzemelerinin parametreleri
Safir üzerinde GaN epitaksi
Safir, kararlı kimyasal özelliklere sahiptir, ucuzdur ve büyük ölçekli üretim endüstrisinin yüksek olgunluğuna sahiptir. Bu nedenle, yarı iletken cihaz mühendisliğinde en erken ve en yaygın kullanılan alt tabaka malzemelerinden biri haline gelmiştir. GaN epitaksisi için yaygın olarak kullanılan alt tabakalardan biri olarak, safir alt tabakalar için çözülmesi gereken ana sorunlar şunlardır:
✔ Safir (Al2O3) ve GaN (yaklaşık %15) arasındaki büyük kafes uyumsuzluğu nedeniyle, epitaksiyel tabaka ile alt tabaka arasındaki arayüzdeki kusur yoğunluğu çok yüksektir. Olumsuz etkilerini azaltmak için, epitaksiyel işlem başlamadan önce alt tabaka karmaşık bir ön işleme tabi tutulmalıdır. Safir alt tabakalar üzerinde GaN epitaksisi büyütmeden önce, alt tabaka yüzeyi kirleticileri, artık cilalama hasarlarını vb. gidermek ve basamaklar ve basamak yüzey yapıları üretmek için öncelikle sıkı bir şekilde temizlenmelidir. Ardından, alt tabaka yüzeyi epitaksiyel tabakanın ıslatma özelliklerini değiştirmek için nitrürlenir. Son olarak, alt tabaka yüzeyine ince bir AlN tampon tabakası (genellikle 10-100 nm kalınlığında) biriktirilmeli ve son epitaksiyel büyümeye hazırlanmak için düşük sıcaklıkta tavlanmalıdır. Yine de, safir alt tabakalar üzerine büyütülen GaN epitaksiyel filmlerdeki dislokasyon yoğunluğu hala homoepitaksiyel filmlerden daha yüksektir (yaklaşık 1010 cm-2, silikon homoepitaksiyel filmler veya galyum arsenit homoepitaksiyel filmlerdeki esasen sıfır dislokasyon yoğunluğuna kıyasla veya 102 ile 104 cm-2 arasındadır). Daha yüksek kusur yoğunluğu taşıyıcı hareketliliğini azaltır, böylece azınlık taşıyıcı ömrünü kısaltır ve termal iletkenliği azaltır, bunların hepsi cihaz performansını düşürecektir [4];
✔ Safirin termal genleşme katsayısı GaN'den daha büyüktür, bu nedenle biriktirme sıcaklığından oda sıcaklığına soğutma işlemi sırasında epitaksiyel tabakada çift eksenli basınç gerilimi oluşacaktır. Daha kalın epitaksiyel filmler için bu gerilim filmin veya hatta alt tabakanın çatlamasına neden olabilir;
✔ Diğer alt tabakalarla karşılaştırıldığında, safir alt tabakaların ısı iletkenliği daha düşüktür (100℃'de yaklaşık 0,25W*cm-1*K-1) ve ısı dağıtma performansı zayıftır;
✔ Safir alt tabakalar, iletkenliğinin düşük olması nedeniyle diğer yarı iletken cihazlarla entegrasyonu ve uygulaması için uygun değildir.
Safir alt tabakalar üzerine büyütülen GaN epitaksiyel katmanlarının kusur yoğunluğu yüksek olmasına rağmen, GaN tabanlı mavi-yeşil LED'lerin optoelektronik performansını önemli ölçüde azaltmıyor gibi görünüyor, bu nedenle safir alt tabakalar hala GaN tabanlı LED'ler için yaygın olarak kullanılan alt tabakalardır.
Lazerler veya diğer yüksek yoğunluklu güç cihazları gibi GaN cihazlarının daha fazla yeni uygulamasının geliştirilmesiyle, safir alt tabakaların içsel kusurları giderek uygulamaları üzerinde bir sınırlama haline geldi. Ek olarak, SiC alt tabaka büyüme teknolojisinin geliştirilmesi, maliyet düşüşü ve Si alt tabakalar üzerinde GaN epitaksiyel teknolojisinin olgunlaşmasıyla, safir alt tabakalar üzerinde GaN epitaksiyel katmanları büyütme konusunda daha fazla araştırma giderek bir soğuma eğilimi gösterdi.
SiC üzerinde GaN epitaksi
Safir ile karşılaştırıldığında, SiC alt tabakaları (4H ve 6H kristalleri) GaN epitaksiyel katmanlarla daha küçük bir kafes uyumsuzluğuna (3,1%, [0001] yönlendirilmiş epitaksiyel filmlere eşdeğer), daha yüksek termal iletkenliğe (yaklaşık 3,8W*cm-1*K-1) vb. sahiptir. Ek olarak, SiC alt tabakalarının iletkenliği ayrıca alt tabakanın arkasında elektriksel temasların yapılmasına izin verir ve bu da cihaz yapısını basitleştirmeye yardımcı olur. Bu avantajların varlığı, giderek daha fazla araştırmacıyı silisyum karbür alt tabakalar üzerinde GaN epitaksisi üzerinde çalışmaya çekmiştir.
Ancak, GaN epikatmanlarının büyümesini önlemek için doğrudan SiC substratlar üzerinde çalışmak, aşağıdakileri içeren bir dizi dezavantajla da karşı karşıyadır:
✔ SiC alt tabakaların yüzey pürüzlülüğü safir alt tabakalara göre çok daha yüksektir (safir pürüzlülüğü 0,1 nm RMS, SiC pürüzlülüğü 1 nm RMS), SiC alt tabakalar yüksek sertliğe ve düşük işleme performansına sahiptir ve bu pürüzlülük ve kalıntı parlatma hasarı da GaN epikatmanlarındaki kusurların kaynaklarından biridir.
✔ SiC substratların vida dislokasyon yoğunluğu yüksektir (dislokasyon yoğunluğu 103-104cm-2), vida dislokasyonları GaN epitabakasına yayılabilir ve cihaz performansını düşürebilir;
✔ Substrat yüzeyindeki atomik düzenleme, GaN epikatmanında istifleme hatalarının (BSF'ler) oluşumunu tetikler. SiC substratlar üzerindeki epitaksiyel GaN için, substrat üzerinde birden fazla olası atomik düzenleme sırası vardır ve bu, üzerindeki epitaksiyel GaN katmanının tutarsız ilk atomik istifleme sırasına neden olur ve bu da istifleme hatalarına eğilimlidir. İstifleme hataları (SF'ler), c ekseni boyunca yerleşik elektrik alanları oluşturur ve bu da düzlem içi taşıyıcı ayırma cihazlarının sızması gibi sorunlara yol açar;
✔ SiC alt tabakasının termal genleşme katsayısı, AlN ve GaN'den daha küçüktür, bu da soğutma işlemi sırasında epitaksiyel tabaka ile alt tabaka arasında termal gerilim birikmesine neden olur. Waltereit ve Brand, araştırma sonuçlarına dayanarak, bu sorunun ince, tutarlı bir şekilde gerilmiş AlN çekirdeklenme tabakaları üzerine GaN epitaksiyel tabakaları büyütülerek hafifletilebileceğini veya çözülebileceğini öngördüler;
✔ Ga atomlarının zayıf ıslanabilirliği sorunu. GaN epitaksiyel katmanları doğrudan SiC yüzeyinde büyütüldüğünde, iki atom arasındaki zayıf ıslanabilirlik nedeniyle GaN, alt tabaka yüzeyinde 3B ada büyümesine eğilimlidir. Bir tampon tabaka tanıtmak, GaN epitaksisinde epitaksiyel malzemelerin kalitesini iyileştirmek için en yaygın kullanılan çözümdür. Bir AlN veya AlxGa1-xN tampon tabakası tanıtmak, SiC yüzeyinin ıslanabilirliğini etkili bir şekilde iyileştirebilir ve GaN epitaksiyel tabakasının iki boyutta büyümesini sağlayabilir. Ayrıca, stresi düzenleyebilir ve alt tabaka kusurlarının GaN epitaksisine yayılmasını önleyebilir;
✔ SiC alt tabakalarının hazırlama teknolojisi henüz olgunlaşmamıştır, alt tabaka maliyeti yüksektir, tedarikçi sayısı azdır ve arz azdır.
Torres ve diğerlerinin araştırmaları, epitaksi öncesinde SiC substratının yüksek sıcaklıkta (1600 °C) H2 ile aşındırılmasının, substrat yüzeyinde daha düzenli bir basamak yapısı üretebileceğini ve böylece doğrudan orijinal substrat yüzeyine büyütüldüğünde olduğundan daha yüksek kalitede bir AlN epitaksiyel film elde edilebileceğini göstermektedir. Xie ve ekibinin araştırmaları ayrıca, silisyum karbür substratının aşındırma ön işleminin, GaN epitaksiyel tabakasının yüzey morfolojisini ve kristal kalitesini önemli ölçüde iyileştirebileceğini göstermektedir. Smith ve diğerleri, substrat/tampon tabaka ve tampon tabaka/epitaksiyel tabaka arayüzlerinden kaynaklanan diş açma çıkıklarının substratın düzlüğü ile ilişkili olduğunu bulmuşlardır [5].
Şekil 4 Farklı yüzey işleme koşulları altında 6H-SiC alt tabaka (0001) üzerinde büyütülen GaN epitaksiyel tabaka örneklerinin TEM morfolojisi (a) kimyasal temizleme; (b) kimyasal temizleme + hidrojen plazma işlemi; (c) kimyasal temizleme + hidrojen plazma işlemi + 30 dakika boyunca 1300℃ hidrojen ısıl işlemi
Si üzerinde GaN epitaksi
Silisyum karbür, safir ve diğer alt tabakalarla karşılaştırıldığında, silisyum alt tabaka hazırlama süreci olgunlaşmıştır ve yüksek maliyet performansına sahip olgun büyük boyutlu alt tabakaları istikrarlı bir şekilde sağlayabilir. Aynı zamanda, termal iletkenlik ve elektriksel iletkenlik iyidir ve Si elektronik cihaz süreci olgunlaşmıştır. Gelecekte optoelektronik GaN cihazlarının Si elektronik cihazlarla mükemmel bir şekilde entegre edilme olasılığı da silisyum üzerinde GaN epitaksisinin büyümesini çok çekici hale getirir.
Ancak, Si alt tabakası ile GaN malzemesi arasındaki kafes sabitlerindeki büyük fark nedeniyle, Si alt tabakası üzerindeki GaN'nin heterojen epitaksisi tipik bir büyük uyumsuzluk epitaksisidir ve ayrıca bir dizi problemle karşılaşması gerekir:
✔ Yüzey arayüzü enerji sorunu. GaN bir Si alt tabakasında büyüdüğünde, Si alt tabakasının yüzeyi önce nitrürlenecek ve yüksek yoğunluklu GaN'nin çekirdeklenmesine ve büyümesine elverişli olmayan amorf bir silisyum nitrür tabakası oluşacaktır. Ek olarak, Si yüzeyi önce Ga ile temas edecek ve bu da Si alt tabakasının yüzeyini aşındıracaktır. Yüksek sıcaklıklarda, Si yüzeyinin ayrışması GaN epitaksiyel tabakasına yayılarak siyah silisyum noktaları oluşturacaktır.
✔ GaN ve Si arasındaki kafes sabiti uyumsuzluğu büyüktür (~%17), bu da yüksek yoğunluklu dişli çıkıkların oluşumuna yol açacak ve epitaksiyel tabakanın kalitesini önemli ölçüde azaltacaktır;
✔ Si ile karşılaştırıldığında GaN daha büyük bir termal genleşme katsayısına sahiptir (GaN'nin termal genleşme katsayısı yaklaşık 5,6×10-6K-1, Si'nin termal genleşme katsayısı yaklaşık 2,6×10-6K-1'dir) ve epitaksiyel sıcaklığın oda sıcaklığına soğutulması sırasında GaN epitaksiyel tabakasında çatlaklar oluşabilir;
✔ Si, yüksek sıcaklıklarda NH3 ile reaksiyona girerek polikristalin SiNx oluşturur. AlN, polikristalin SiNx üzerinde tercihli olarak yönlendirilmiş bir çekirdek oluşturamaz, bu da daha sonra büyütülen GaN tabakasının düzensiz bir yönelimine ve çok sayıda kusura yol açar, bu da GaN epitaksiyel tabakasının zayıf kristal kalitesine ve hatta tek kristalli bir GaN epitaksiyel tabakasının oluşturulmasında zorluğa neden olur [6].
Büyük kafes uyumsuzluğu sorununu çözmek için araştırmacılar, AlAs, GaAs, AlN, GaN, ZnO ve SiC gibi malzemeleri Si alt tabakalar üzerine tampon katmanlar olarak tanıtmaya çalışmışlardır. Polikristalin SiNx oluşumunu önlemek ve GaN/AlN/Si (111) malzemelerinin kristal kalitesi üzerindeki olumsuz etkilerini azaltmak için, NH3'ün açığa çıkan Si yüzeyiyle reaksiyona girerek SiNx oluşturmasını önlemek için genellikle AlN tampon tabakasının epitaksiyel büyümesinden önce belirli bir süre boyunca TMAl'ın tanıtılması gerekir. Ek olarak, desenli alt tabaka teknolojisi gibi epitaksiyel teknolojiler epitaksiyel tabakanın kalitesini iyileştirmek için kullanılabilir. Bu teknolojilerin geliştirilmesi, epitaksiyel arayüzde SiNx oluşumunu engellemeye, GaN epitaksiyel tabakasının iki boyutlu büyümesini desteklemeye ve epitaksiyel tabakanın büyüme kalitesini iyileştirmeye yardımcı olur. Ek olarak, silikon alt tabaka üzerindeki GaN epitaksiyel tabakasında çatlakları önlemek için termal genleşme katsayılarındaki farktan kaynaklanan çekme gerilimini telafi etmek için bir AlN tampon tabakası eklenir. Krost'un araştırması, AlN tampon tabakasının kalınlığı ile gerilimdeki azalma arasında pozitif bir korelasyon olduğunu göstermektedir. Tampon tabaka kalınlığı 12 nm'ye ulaştığında, epitaksiyel tabaka çatlaması olmadan uygun bir büyüme şemasıyla bir silikon alt tabaka üzerinde 6 μm'den daha kalın bir epitaksiyel tabaka büyütülebilir.
Araştırmacıların uzun vadeli çabaları sonucunda, silikon alt tabakalar üzerine büyütülen GaN epitaksiyel katmanların kalitesi önemli ölçüde iyileştirildi ve alan etkili transistörler, Schottky bariyerli ultraviyole dedektörler, mavi-yeşil LED'ler ve ultraviyole lazerler gibi cihazlar önemli ilerlemeler kaydetti.
Özetle, yaygın olarak kullanılan GaN epitaksiyel substratların hepsi heterojen epitaksi olduğundan, hepsi kafes uyumsuzluğu ve değişen derecelerde termal genleşme katsayılarında büyük farklılıklar gibi ortak sorunlarla karşı karşıyadır. Homojen epitaksiyel GaN substratları teknolojinin olgunluğuyla sınırlıdır ve substratlar henüz seri üretilmemiştir. Üretim maliyeti yüksektir, substrat boyutu küçüktür ve substrat kalitesi ideal değildir. Yeni GaN epitaksiyel substratların geliştirilmesi ve epitaksiyel kalitesinin iyileştirilmesi, GaN epitaksiyel endüstrisinin daha fazla gelişmesini kısıtlayan önemli faktörlerden biridir.
IV. GaN epitaksi için yaygın yöntemler
MOCVD (kimyasal buhar biriktirme)
GaN substratları üzerinde homojen epitaksi, GaN epitaksisi için en iyi seçim gibi görünüyor. Ancak, kimyasal buhar birikiminin öncülleri trimetilgalyum ve amonyak ve taşıyıcı gaz hidrojen olduğundan, tipik MOCVD büyüme sıcaklığı yaklaşık 1000-1100℃'dir ve MOCVD'nin büyüme hızı saatte yaklaşık birkaç mikrondur. Atomik düzeyde dik arayüzler üretebilir, bu da heterojunksiyonlar, kuantum kuyuları, süper kafesler ve diğer yapıları büyütmek için çok uygundur. Hızlı büyüme hızı, iyi düzgünlüğü ve geniş alanlı ve çok parçalı büyümeye uygunluğu genellikle endüstriyel üretimde kullanılır.
MBE (moleküler ışın epitaksisi)
Moleküler ışın epitaksisinde Ga, elemental bir kaynak kullanır ve aktif azot, RF plazması aracılığıyla azottan elde edilir. MOCVD yöntemiyle karşılaştırıldığında, MBE büyüme sıcaklığı yaklaşık 350-400℃ daha düşüktür. Daha düşük büyüme sıcaklığı, yüksek sıcaklık ortamlarının neden olabileceği belirli kirliliği önleyebilir. MBE sistemi, daha fazla yerinde tespit yöntemini entegre etmesine olanak tanıyan ultra yüksek vakum altında çalışır. Aynı zamanda, büyüme hızı ve üretim kapasitesi MOCVD ile karşılaştırılamaz ve bilimsel araştırmalarda daha fazla kullanılır [7].
Şekil 5 (a) Eiko-MBE şeması (b) MBE ana reaksiyon odası şeması
HVPE yöntemi (hidrit buhar fazı epitaksi)
Hidrit buhar fazı epitaksi yönteminin öncülleri GaCl3 ve NH3'tür. Detchprohm ve arkadaşları bu yöntemi safir bir substratın yüzeyinde yüzlerce mikron kalınlığında bir GaN epitaksiyel tabakası büyütmek için kullandılar. Deneylerinde, safir substrat ile epitaksiyel tabaka arasında bir tampon tabaka olarak bir ZnO tabakası büyütüldü ve epitaksiyel tabaka substrat yüzeyinden soyuldu. MOCVD ve MBE ile karşılaştırıldığında, HVPE yönteminin temel özelliği kalın tabakalar ve dökme malzemelerin üretimi için uygun olan yüksek büyüme hızıdır. Ancak, epitaksiyel tabakanın kalınlığı 20 μm'yi aştığında, bu yöntemle üretilen epitaksiyel tabaka çatlamaya eğilimlidir.
Akira USUI, bu yönteme dayalı desenli alt tabaka teknolojisini tanıttı. İlk olarak, MOCVD yöntemini kullanarak safir bir alt tabaka üzerinde ince 1-1,5 μm kalınlığında bir GaN epitaksiyel tabaka büyüttüler. Epitaksiyel tabaka, düşük sıcaklık koşulları altında büyütülen 20 nm kalınlığında bir GaN tampon tabakası ve yüksek sıcaklık koşulları altında büyütülen bir GaN tabakasından oluşuyordu. Daha sonra, 430℃'de, epitaksiyel tabakanın yüzeyine bir SiO2 tabakası kaplandı ve fotolitografi ile SiO2 filmi üzerinde pencere şeritleri yapıldı. Şerit aralığı 7 μm idi ve maske genişliği 1 μm ila 4 μm arasında değişiyordu. Bu iyileştirmeden sonra, kalınlık onlarca hatta yüzlerce mikrona çıktığında bile çatlak içermeyen ve ayna kadar pürüzsüz olan 2 inç çapında bir safir alt tabaka üzerinde bir GaN epitaksiyel tabaka elde ettiler. Kusur yoğunluğu, geleneksel HVPE yönteminin 109-1010 cm-2'sinden yaklaşık 6×107 cm-2'ye düşürüldü. Ayrıca deneyde, büyüme hızı 75 μm/saati aştığında numune yüzeyinin pürüzlü hale geleceğine dikkat çektiler[8].
Şekil 6 Grafiksel Alt Tabaka Şeması
V. Özet ve Görünüm
GaN malzemeleri, mavi ışık LED'inin o yıl Fizik Nobel Ödülü'nü kazanmasıyla 2014 yılında ortaya çıkmaya başladı ve tüketici elektroniği alanında hızlı şarj uygulamalarının kamuoyuna girmesine neden oldu. Aslında, çoğu insanın göremediği 5G baz istasyonlarında kullanılan güç amplifikatörleri ve RF cihazlarındaki uygulamalar da sessizce ortaya çıktı. Son yıllarda, GaN tabanlı otomotiv sınıfı güç cihazlarının atılımının GaN malzeme uygulama pazarı için yeni büyüme noktaları açması bekleniyor.
Büyük pazar talebi, GaN ile ilgili endüstrilerin ve teknolojilerin gelişimini kesinlikle destekleyecektir. GaN ile ilgili endüstriyel zincirin olgunlaşması ve iyileştirilmesiyle, mevcut GaN epitaksiyel teknolojisinin karşılaştığı sorunlar sonunda iyileştirilecek veya üstesinden gelinecektir. Gelecekte, insanlar kesinlikle daha fazla yeni epitaksiyel teknoloji ve daha mükemmel alt tabaka seçenekleri geliştirecektir. O zamana kadar, insanlar uygulama senaryolarının özelliklerine göre farklı uygulama senaryoları için en uygun harici araştırma teknolojisini ve alt tabakayı seçebilecek ve en rekabetçi özelleştirilmiş ürünleri üretebileceklerdir.
Gönderi zamanı: 28-Haz-2024