Метод роста кристаллов GaN

При производстве монокристаллических подложек GaN больших размеров HVPE в настоящее время является лучшим выбором для коммерциализации. Однако концентрацию обратных носителей выращенного GaN невозможно точно контролировать. MOCVD в настоящее время является наиболее зрелым методом выращивания, но он сталкивается с такими проблемами, как дорогое сырье. Аммонотермический метод выращивания.ГаНобеспечивает стабильный и сбалансированный рост и высокое качество кристаллов, но скорость его роста слишком медленная для крупномасштабного коммерческого роста. Сольвентный метод не позволяет точно контролировать процесс зародышеобразования, но он имеет низкую плотность дислокаций и большой потенциал для дальнейшего развития. Другие методы, такие как атомно-слоевое осаждение и магнетронное распыление, также имеют свои преимущества и недостатки.

метод HVPE

HVPE называется эпитаксией из паровой фазы гидрида. Его преимущества заключаются в быстрой скорости роста и кристаллах большого размера. Это не только одна из наиболее зрелых технологий в текущем процессе, но и основной метод коммерческого обеспечения.Монокристаллические подложки ГаН. В 1992 году Детчпром и др. впервые использовал HVPE для выращивания тонких пленок GaN (400 нм), и метод HVPE получил широкое внимание.

Сначала в зоне источника газообразный HCl реагирует с жидким Ga с образованием источника галлия (GaCl3), и продукт транспортируется в зону осаждения вместе с N2 и H2. В зоне осаждения источник Ga и источник N (газообразный NH3) реагируют с образованием GaN (твердого), когда температура достигает 1000 °C. Обычно факторами, влияющими на скорость роста GaN, являются газообразный HCl и NH3. В настоящее время целью стабильного ростаГаНЭтого можно достичь за счет совершенствования и оптимизации оборудования HVPE и улучшения условий роста.

Метод HVPE является зрелым и имеет высокую скорость роста, но имеет недостатки, заключающиеся в низком качестве выращенных кристаллов и плохой консистенции продукта. По техническим причинам компании на рынке обычно применяют гетероэпитаксиальный рост. Гетероэпитаксиальный рост обычно осуществляется путем разделения GaN на монокристаллическую подложку с использованием таких технологий разделения, как термическое разложение, лазерное отрывание или химическое травление после выращивания на сапфире или кремнии.

метод MOCVD

MOCVD называется осаждением из паровой фазы металлоорганических соединений. Он имеет преимущества стабильного темпа роста и хорошего качества роста, подходит для крупномасштабного производства. В настоящее время это наиболее зрелая технология, ставшая одной из наиболее широко используемых в производстве. MOCVD был впервые предложен учеными Маннацевита в 1960-х годах. В 1980-е годы технология стала зрелой и совершенной.

РостГаНМонокристаллические материалы в MOCVD в основном используют триметилгаллий (TMGa) или триэтилгаллий (TEGa) в качестве источника галлия. Оба являются жидкими при комнатной температуре. Учитывая такие факторы, как температура плавления, большая часть нынешнего рынка использует TMGa в качестве источника галлия, NH3 в качестве реакционного газа и N2 высокой чистоты в качестве газа-носителя. В условиях высоких температур (600~1300 ℃) тонкослойный GaN успешно изготавливается на сапфировых подложках.

Метод MOCVD для выращиванияГаНимеет превосходное качество продукта, короткий цикл выращивания и высокий выход, но имеет недостатки: дорогое сырье и необходимость точного контроля процесса реакции.