Métodos de crecimiento de cristales de AlN

AlN, como material semiconductor de tercera generación, no solo es un importante material de luz azul y luz ultravioleta, sino también un importante material de embalaje, aislamiento dieléctrico y aislamiento para dispositivos electrónicos y circuitos integrados, especialmente adecuado para dispositivos de alta temperatura y alta potencia. . Además, AlN y GaN tienen una buena compatibilidad térmica y química; el AlN utilizado como sustrato epitaxial de GaN puede reducir significativamente la densidad de defectos en los dispositivos de GaN y mejorar el rendimiento del dispositivo.

Debido a las atractivas perspectivas de aplicación, la preparación de cristales de AlN de gran tamaño y alta calidad ha recibido gran atención por parte de investigadores nacionales y extranjeros. Actualmente, los cristales de AlN se preparan mediante el método de solución, nitruración directa de aluminio metálico, epitaxia en fase gaseosa de hidruro y transporte físico en fase de vapor (PVT). Entre ellos, el método PVT se ha convertido en la tecnología principal para el cultivo de cristales de AlN con su alta tasa de crecimiento (hasta 500-1000 μm/h) y alta calidad de los cristales (densidad de dislocación inferior a 103 cm-2).

El crecimiento de cristales de AlN mediante el método PVT se logra mediante sublimación, transporte en fase gaseosa y recristalización del polvo de AlN, y la temperatura ambiente de crecimiento alcanza los 2 300 ℃. El principio básico del crecimiento de cristales de AlN mediante el método PVT es relativamente simple, como se muestra en la siguiente ecuación:

2AlN(s) ⥫⥬ 2Al(g) +N2(g)

Los principales pasos del proceso de crecimiento son los siguientes: (1) sublimación del polvo crudo de AlN; (2) transporte de componentes de la materia prima en fase gaseosa; (3) adsorción de componentes en fase gaseosa en la superficie de crecimiento; (4) difusión superficial y nucleación; y (5) proceso de desorción [10]. Bajo presión atmosférica estándar, los cristales de AlN comienzan a descomponerse lentamente en vapor de Al y nitrógeno sólo alrededor de 1 700 ℃, y la reacción de descomposición del AlN se intensifica rápidamente cuando la temperatura alcanza los 2 200 ℃.

El material TaC es el verdadero material de crisol de crecimiento de cristales de AlN que se utiliza, con excelentes propiedades físicas y químicas, excelente conductividad térmica y eléctrica, resistencia a la corrosión química y buena resistencia al choque térmico, lo que puede mejorar eficazmente la eficiencia de producción y la vida útil.

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