Moeilijkheden bij de GaN-voorbereiding

Als halfgeleidermateriaal van de derde generatie wordt galliumnitride vaak vergelekenSilicium carbide. Galliumnitride demonstreert nog steeds zijn superioriteit met zijn grote bandafstand, hoge doorslagspanning, hoge thermische geleidbaarheid, hoge verzadigde elektronendriftsnelheid en sterke stralingsweerstand. Maar het valt niet te ontkennen dat galliumnitride, net als siliciumcarbide, ook verschillende technische problemen kent.

Probleem met substraatmateriaal

De mate van afstemming tussen het substraat en het filmrooster beïnvloedt de kwaliteit van GaN-film. Momenteel is het meest gebruikte substraat saffier (Al2O3). Dit type materiaal wordt veel gebruikt vanwege de eenvoudige bereiding, lage prijs, goede thermische stabiliteit en kan worden gebruikt om films van groot formaat te laten groeien. Vanwege het grote verschil in roosterconstante en lineaire uitzettingscoëfficiënt met galliumnitride kan de bereide galliumnitridefilm echter defecten zoals scheuren vertonen. Aan de andere kant, omdat het monokristal van het substraat nog niet is opgelost, is de hetero-epitaxiale defectdichtheid vrij hoog en is de polariteit van galliumnitride te groot. Het is moeilijk om een ​​goed metaal-halfgeleider ohms contact te verkrijgen door hoge dotering, dus het productieproces is ingewikkelder.

Problemen met de voorbereiding van galliumnitridefilms

De belangrijkste traditionele methoden voor het bereiden van dunne GaN-films zijn MOCVD (metaalorganische dampafzetting), MBE (moleculaire bundelepitaxie) en HVPE (hydridedampfase-epitaxie). Onder hen heeft de MOCVD-methode een grote output en een korte groeicyclus, wat geschikt is voor massaproductie, maar na de groei is uitgloeien vereist en de resulterende film kan scheuren vertonen, wat de kwaliteit van het product zal beïnvloeden; de MBE-methode kan alleen worden gebruikt om een ​​kleine hoeveelheid GaN-film tegelijk te bereiden en kan niet worden gebruikt voor productie op grote schaal; de GaN-kristallen gegenereerd door de HVPE-methode zijn van betere kwaliteit en groeien sneller bij hogere temperaturen, maar de hoge temperatuurreactie stelt relatief hoge eisen aan productieapparatuur, productiekosten en technologie.