Método de crecimiento de cristales de GaN

Al producir sustratos monocristalinos de GaN de gran tamaño, HVPE es actualmente la mejor opción para la comercialización. Sin embargo, la concentración de portador posterior del GaN crecido no se puede controlar con precisión. MOCVD es el método de crecimiento más maduro en la actualidad, pero enfrenta desafíos como materias primas caras. El método amonotermal para el cultivo.GaNOfrece un crecimiento estable y equilibrado y una alta calidad de cristal, pero su tasa de crecimiento es demasiado lenta para un crecimiento comercial a gran escala. El método solvente no puede controlar con precisión el proceso de nucleación, pero tiene una baja densidad de dislocaciones y un gran potencial para el desarrollo futuro. Otros métodos, como la deposición de capas atómicas y la pulverización catódica con magnetrón, también tienen sus propias ventajas y desventajas.

método HVPE

HVPE se llama epitaxia en fase de vapor de hidruro. Tiene las ventajas de una tasa de crecimiento rápida y cristales de gran tamaño. No es sólo una de las tecnologías más maduras en el proceso actual, sino también el principal método para proporcionar comercialmenteSustratos monocristalinos de GaN. En 1992, Detchprohm et al. utilizó por primera vez HVPE para cultivar películas delgadas de GaN (400 nm), y el método HVPE ha recibido amplia atención.

Primero, en el área de la fuente, el gas HCl reacciona con el Ga líquido para generar una fuente de galio (GaCl3) y el producto se transporta al área de deposición junto con N2 y H2. En el área de deposición, la fuente de Ga y la fuente de N (NH3 gaseoso) reaccionan para generar GaN (sólido) cuando la temperatura alcanza los 1000 °C. Generalmente, los factores que afectan la tasa de crecimiento de GaN son el gas HCl y el NH3. Hoy en día, el objetivo del crecimiento estable deGaNse puede lograr mejorando y optimizando los equipos HVPE y mejorando las condiciones de crecimiento.

El método HVPE está maduro y tiene una tasa de crecimiento rápida, pero tiene las desventajas de un rendimiento de baja calidad de cristales cultivados y una mala consistencia del producto. Por razones técnicas, las empresas del mercado suelen adoptar un crecimiento heteroepitaxial. El crecimiento heteroepitaxial generalmente se realiza separando GaN en un sustrato monocristalino utilizando tecnología de separación como descomposición térmica, despegue por láser o grabado químico después del crecimiento en zafiro o Si.

método MOCVD

MOCVD se denomina deposición de vapor de compuestos orgánicos metálicos. Tiene las ventajas de una tasa de crecimiento estable y una buena calidad de crecimiento, adecuada para la producción a gran escala. Es la tecnología más madura en la actualidad y se ha convertido en una de las tecnologías más utilizadas en producción. MOCVD fue propuesto por primera vez por académicos de Mannacevit en la década de 1960. En la década de 1980, la tecnología se volvió madura y perfecta.

El crecimiento deGaNLos materiales monocristalinos en MOCVD utilizan principalmente trimetilgalio (TMGa) o trietilgalio (TEGa) como fuente de galio. Ambos son líquidos a temperatura ambiente. Teniendo en cuenta factores como el punto de fusión, la mayor parte del mercado actual utiliza TMGa como fuente de galio, NH3 como gas de reacción y N2 de alta pureza como gas portador. En condiciones de alta temperatura (600 ~ 1300 ℃), la capa delgada de GaN se prepara con éxito sobre sustratos de zafiro.

El método MOCVD para cultivarGaNTiene una excelente calidad del producto, un ciclo de crecimiento corto y un alto rendimiento, pero tiene las desventajas de las materias primas costosas y la necesidad de un control preciso del proceso de reacción.