Gllium Nitride (GaN) Epitaxy किन GaN सब्सट्रेटमा बढ्दैन?

को वृद्धिGaN एपिटेक्सीसिलिकनसँग तुलना गर्दा सामग्रीको उत्कृष्ट गुणहरूको बावजुद GaN सब्सट्रेटले एक अद्वितीय चुनौती प्रस्तुत गर्दछ।GaN एपिटेक्सीब्यान्ड ग्याप चौडाइ, थर्मल चालकता, र सिलिकन-आधारित सामग्रीहरूमा ब्रेकडाउन बिजुली क्षेत्रको सन्दर्भमा महत्त्वपूर्ण फाइदाहरू प्रदान गर्दछ। यसले GaN लाई अर्धचालकहरूको तेस्रो पुस्ताको लागि मेरुदण्डको रूपमा ग्रहण गर्दछ, जसले उच्च तापमान र फ्रिक्वेन्सीहरू अन्तर्गत परिष्कृत शीतलन, कम चालन हानि, र सुधारिएको प्रदर्शन प्रदान गर्दछ, फोटोनिक र माइक्रो-इलेक्ट्रोनिक उद्योगहरूको लागि एक आशाजनक र महत्त्वपूर्ण प्रगति।

GaN, प्राथमिक तेस्रो-पुस्ता अर्धचालक सामग्रीको रूपमा, विशेष गरी यसको व्यापक उपयोगिताको कारण चम्किन्छ र सिलिकन पछि सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण सामग्री मध्ये एक मानिन्छ। GaN पावर यन्त्रहरूले हालको सिलिकन-आधारित यन्त्रहरूको तुलनामा उत्कृष्ट विशेषताहरू प्रदर्शन गर्दछ, जस्तै उच्च क्रिटिकल इलेक्ट्रिक फिल्ड बल, कम अन-प्रतिरोध, र छिटो स्विचिङ फ्रिक्वेन्सीहरू, जसले उच्च परिचालन तापक्रम अन्तर्गत प्रणालीको दक्षता र कार्यसम्पादनमा सुधार गर्दछ।

GaN अर्धचालक मूल्य श्रृंखलामा, जसमा सब्सट्रेट समावेश छ,GaN एपिटेक्सी, उपकरण डिजाइन, र निर्माण, सब्सट्रेट आधारभूत घटकको रूपमा कार्य गर्दछ। GaN स्वाभाविक रूपमा सब्सट्रेटको रूपमा सेवा गर्नको लागि सबैभन्दा उपयुक्त सामग्री होGaN एपिटेक्सीएक समान वृद्धि प्रक्रिया संग यसको आन्तरिक अनुकूलता को कारण हुर्किएको छ। यसले भौतिक गुणहरूमा असमानताका कारण न्यूनतम स्तरको तनाव सुनिश्चित गर्दछ, जसले गर्दा विषम सब्सट्रेटहरूमा उब्जाएको तुलनामा उच्च गुणस्तरको एपिटेक्सियल तहहरूको उत्पादन हुन्छ। GaN लाई सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गरेर, नीलमणि जस्ता सब्सट्रेटहरूको तुलनामा एक हजारको कारकले आन्तरिक रूपमा कम दोष घनत्वको साथ, उच्च गुणस्तरको GaN ज्ञान विज्ञान उत्पादन गर्न सकिन्छ। यसले LEDs को जंक्शन तापक्रममा उल्लेखनीय कमी ल्याउन योगदान पुर्‍याउँछ र प्रति एकाइ क्षेत्र लुमेनमा दस गुणा वृद्धिलाई सक्षम बनाउँछ।

यद्यपि, GaN उपकरणहरूको परम्परागत सब्सट्रेट तिनीहरूको वृद्धिसँग सम्बन्धित कठिनाईको कारणले GaN एकल क्रिस्टल होइन। GaN एकल क्रिस्टल वृद्धिमा प्रगति परम्परागत अर्धचालक सामग्रीको तुलनामा उल्लेखनीय रूपमा ढिलो भएको छ। चुनौती GaN क्रिस्टलको खेतीमा छ जुन लामो र लागत-प्रभावी छ। GaN को पहिलो संश्लेषण 1932 मा भयो, अमोनिया र एक शुद्ध धातु ग्यालियम प्रयोग गरी सामग्री बढ्न। त्यसबेलादेखि, GaN एकल क्रिस्टल सामग्रीहरूमा व्यापक अनुसन्धान गरिएको छ, अझै चुनौतीहरू बाँकी छन्। सामान्य दबाबमा GaN को पग्लन नसक्ने, उच्च तापक्रममा Ga र नाइट्रोजन (N2) मा यसको विघटन, र यसको 2,300 डिग्री सेल्सियसको पिघलने बिन्दुमा 6 gigapascal (GPa) पुग्ने डिकम्प्रेसन दबाबले अवस्थित विकास उपकरणहरूलाई समायोजन गर्न गाह्रो बनाउँछ। यस्तो उच्च दबाव मा GaN एकल क्रिस्टल को संश्लेषण। GaN एकल क्रिस्टल वृद्धिको लागि परम्परागत पग्लिएको वृद्धि विधिहरू प्रयोग गर्न सकिँदैन, यसैले एपिटेक्सीको लागि विषम सब्सट्रेटहरूको प्रयोग आवश्यक हुन्छ। GaN-आधारित यन्त्रहरूको हालको अवस्थामा, विकास सामान्यतया सिलिकन, सिलिकन कार्बाइड, र नीलमणि जस्ता सब्सट्रेटहरूमा प्रदर्शन गरिन्छ, एक समान GaN सब्सट्रेट प्रयोग गर्नुको सट्टा, GaN एपिटेक्सियल यन्त्रहरूको विकासमा बाधा पुर्‍याउने र एकसमान सब्सट्रेट चाहिने अनुप्रयोगहरूलाई बाधा पुर्‍याउँछ। बढेको यन्त्र।

GaN एपिटेक्सी मा धेरै प्रकारका सब्सट्रेटहरू कार्यरत छन्:

1. नीलमणि:नीलम, वा α-Al2O3, LEDs को लागि सबैभन्दा व्यापक व्यावसायिक सब्सट्रेट हो, LED बजार को एक महत्वपूर्ण भाग कब्जा। यसको प्रयोगलाई यसको अनौठो फाइदाहरूका लागि हेराल्ड गरिएको थियो, विशेष गरी GaN epitaxial वृद्धिको सन्दर्भमा, जसले सिलिकन कार्बाइड सब्सट्रेटहरूमा उब्जाएको जस्तै कम विस्थापन घनत्व भएका चलचित्रहरू उत्पादन गर्दछ। नीलमणिको निर्माणमा पग्लिएको वृद्धि समावेश छ, एक परिपक्व प्रक्रिया जसले उच्च गुणस्तरको एकल क्रिस्टलको उत्पादनलाई कम लागत र ठूला आकारहरूमा सक्षम बनाउँछ, औद्योगिक अनुप्रयोगको लागि उपयुक्त। नतिजाको रूपमा, नीलमणि एलईडी उद्योगमा सबैभन्दा प्रारम्भिक र सबैभन्दा प्रचलित सब्सट्रेटहरू मध्ये एक हो।

2. सिलिकन कार्बाइड:सिलिकन कार्बाइड (SiC) चौथो पुस्ताको अर्धचालक सामग्री हो जुन नीलमणि पछि, LED सब्सट्रेटहरूको लागि बजार साझेदारीमा दोस्रो स्थानमा छ। SiC यसको विविध क्रिस्टल रूपहरू द्वारा विशेषता हो, मुख्य रूपमा तीन कोटिहरूमा वर्गीकृत: घन (3C-SiC), हेक्सागोनल (4H-SiC), र rhombohedral (15R-SiC)। अधिकांश SiC क्रिस्टलहरू 3C, 4H, र 6H हुन्, जसमा 4H र 6H-SiC प्रकारहरू GaN यन्त्रहरूका लागि सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

सिलिकन कार्बाइड एलईडी सब्सट्रेटको रूपमा उत्कृष्ट विकल्प हो। जे होस्, उच्च-गुणस्तरको, ठूलो SiC एकल क्रिस्टलको उत्पादन चुनौतीपूर्ण रहन्छ, र सामग्रीको स्तरित संरचनाले यसलाई क्लीभेजको प्रवण बनाउँछ, जसले यसको मेकानिकल अखण्डतालाई असर गर्छ, सम्भावित रूपमा सतह दोषहरू परिचय गराउँछ जसले एपिटेक्सियल तह गुणस्तरलाई असर गर्छ। एकल क्रिस्टल SiC सब्सट्रेटको लागत समान आकारको नीलमणि सब्सट्रेटको लगभग धेरै गुणा हो, यसको प्रिमियम मूल्य निर्धारणको कारणले यसको व्यापक अनुप्रयोगलाई सीमित गर्दछ।

Semicorex 850V उच्च शक्ति GaN-on-Si Epi Wafer

3. एकल क्रिस्टल सिलिकन:सिलिकन, सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको र औद्योगिक रूपमा स्थापित अर्धचालक सामग्री भएकोले, GaN एपिटेक्सियल सब्सट्रेटहरूको उत्पादनको लागि ठोस आधार प्रदान गर्दछ। उन्नत एकल क्रिस्टल सिलिकन विकास प्रविधिहरूको उपलब्धताले लागत-प्रभावी, उच्च-गुणस्तरको 6 देखि 12 इन्च सब्सट्रेटहरूको ठूलो मात्रामा उत्पादन सुनिश्चित गर्दछ। यसले महत्त्वपूर्ण रूपमा एलईडीको लागत घटाउँछ र एकल क्रिस्टल सिलिकन सब्सट्रेटहरू प्रयोग गरेर LED चिपहरू र एकीकृत सर्किटहरूको एकीकरणको लागि मार्ग प्रशस्त गर्दछ, लघुकरणमा प्रगतिहरू चलाउँदै। यसबाहेक, नीलमणिको तुलनामा, जुन हाल सबैभन्दा सामान्य LED सब्सट्रेट हो, सिलिकन-आधारित यन्त्रहरूले थर्मल चालकता, विद्युतीय चालकता, ठाडो संरचनाहरू निर्माण गर्ने क्षमता, र उच्च शक्ति एलईडी निर्माणको लागि राम्रो फिटको सन्दर्भमा फाइदाहरू प्रदान गर्दछ।**