Трудности получения GaN

Нитрид галлия как полупроводниковый материал третьего поколения часто сравнивают сКарбид кремния. Нитрид галлия по-прежнему демонстрирует свое превосходство благодаря большой запрещенной зоне, высокому напряжению пробоя, высокой теплопроводности, высокой скорости дрейфа насыщенных электронов и сильной радиационной стойкости. Но нельзя отрицать, что, как и карбид кремния, нитрид галлия также имеет различные технические трудности.

Проблема с материалом подложки

Степень согласования подложки и решетки пленки влияет на качество пленки GaN. В настоящее время наиболее часто используемой подложкой является сапфир (Al2O3). Этот тип материала получил широкое распространение благодаря простоте приготовления, низкой цене, хорошей термостабильности и возможности использования для выращивания пленок большого размера. Однако из-за большой разницы в постоянной решетки и коэффициенте линейного расширения с нитридом галлия приготовленная пленка нитрида галлия может иметь дефекты, такие как трещины. С другой стороны, поскольку монокристалл подложки не решен, плотность гетероэпитаксиальных дефектов довольно высока, а полярность нитрида галлия слишком велика, трудно получить хороший омический контакт металл-полупроводник за счет высокого легирования, поэтому процесс изготовления более сложен.

Проблемы подготовки пленки нитрида галлия

Основными традиционными методами получения тонких пленок GaN являются MOCVD (осаждение из паровой фазы металлоорганических соединений), MBE (молекулярно-лучевая эпитаксия) и HVPE (гидридная парофазная эпитаксия). Среди них метод MOCVD имеет большую производительность и короткий цикл роста, что подходит для массового производства, но после роста требуется отжиг, и полученная пленка может иметь трещины, что повлияет на качество продукта; метод МЛЭ можно использовать только для приготовления небольшого количества пленки GaN за раз и нельзя использовать для крупномасштабного производства; Кристаллы GaN, полученные методом HVPE, имеют лучшее качество и быстрее растут при более высоких температурах, однако высокотемпературная реакция предъявляет относительно высокие требования к производственному оборудованию, производственным затратам и технологии.