GaN क्रिस्टल वृद्धि को विधि

ठूलो आकारको GaN एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटहरू उत्पादन गर्दा, HVPE हाल व्यावसायीकरणको लागि उत्तम विकल्प हो। यद्यपि, बढेको GaN को पछाडि वाहक एकाग्रता ठीकसँग नियन्त्रण गर्न सकिँदैन। MOCVD हालको सबैभन्दा परिपक्व वृद्धि विधि हो, तर यसले महँगो कच्चा पदार्थ जस्ता चुनौतीहरूको सामना गर्दछ। बढ्नको लागि अमोनोथर्मल विधिGaNस्थिर र सन्तुलित वृद्धि र उच्च क्रिस्टल गुणस्तर प्रदान गर्दछ, तर यसको वृद्धि दर ठूला-ठूला व्यावसायिक वृद्धिको लागि धेरै ढिलो छ। विलायक विधिले न्यूक्लिएशन प्रक्रियालाई ठीकसँग नियन्त्रण गर्न सक्दैन, तर यसमा कम विस्थापन घनत्व र भविष्यको विकासको लागि ठूलो सम्भावना छ। अन्य विधिहरू, जस्तै परमाणु तह डिपोजिसन र म्याग्नेट्रोन स्पटरिङ, तिनीहरूको आफ्नै फाइदा र बेफाइदाहरू पनि आउँछन्।

HVPE विधि

HVPE लाई Hydride Vapor Fase Epitaxy भनिन्छ। यसमा द्रुत वृद्धि दर र ठूलो आकारको क्रिस्टलको फाइदाहरू छन्। यो हालको प्रक्रियामा सबैभन्दा परिपक्व प्रविधिहरू मध्ये एक मात्र होइन, तर व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध गराउने मुख्य विधि पनि हो।GaN एकल क्रिस्टल सब्सट्रेट्स। 1992 मा, Detchprohm et al। पहिलो पटक GaN पातलो फिल्महरू (400 nm) बढाउन HVPE प्रयोग गरियो, र HVPE विधिले व्यापक ध्यान प्राप्त गरेको छ।

पहिलो, स्रोत क्षेत्रमा, HCl ग्यासले ग्यालियम स्रोत (GaCl3) उत्पन्न गर्न तरल Ga सँग प्रतिक्रिया गर्छ, र उत्पादनलाई N2 र H2 सँगसँगै निक्षेप क्षेत्रमा सारिन्छ। निक्षेप क्षेत्रमा, Ga स्रोत र N स्रोत (ग्यासियस NH3) ले GaN (ठोस) उत्पन्न गर्न प्रतिक्रिया गर्दछ जब तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस पुग्छ। सामान्यतया, GaN को वृद्धि दरलाई असर गर्ने कारकहरू HCl ग्यास र NH3 हुन्। आजकल, स्थिर विकास को उद्देश्यGaNHVPE उपकरण सुधार र अनुकूलन गरेर र वृद्धि अवस्था सुधार गरेर प्राप्त गर्न सकिन्छ।

HVPE विधि परिपक्व छ र यसको द्रुत वृद्धि दर छ, तर यसमा बढेको क्रिस्टलको कम गुणस्तरको उपज र खराब उत्पादन स्थिरताको बेफाइदाहरू छन्। प्राविधिक कारणहरूले गर्दा, बजारमा कम्पनीहरूले सामान्यतया हेटेरोएपिटेक्सियल वृद्धिलाई अपनाउछन्। Heteroepitaxial वृद्धि सामान्यतया एकल क्रिस्टल सब्सट्रेटमा GaN अलग गरेर थर्मल विघटन, लेजर लिफ्ट-अफ, वा नीलमणि वा Si मा वृद्धि पछि रासायनिक नक्काशी जस्ता विभाजन प्रविधि प्रयोग गरेर गरिन्छ।

MOCVD विधि

MOCVD लाई धातुको जैविक यौगिक वाष्प निक्षेप भनिन्छ। यसमा स्थिर वृद्धि दर र राम्रो वृद्धि गुणस्तरको फाइदाहरू छन्, ठूलो मात्रामा उत्पादनको लागि उपयुक्त। यो हालको सबैभन्दा परिपक्व प्रविधि हो र उत्पादनमा सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने प्रविधिहरू मध्ये एक भएको छ। MOCVD पहिलो पटक 1960 मा Mannacevit विद्वानहरूले प्रस्ताव गरेको थियो। 1980 मा, प्रविधि परिपक्व र सिद्ध भयो।

को वृद्धिGaNMOCVD मा एकल क्रिस्टल सामाग्री मुख्यतया trimethylgallium (TMGa) वा triethylgallium (TEGa) ग्यालियम स्रोत को रूप मा प्रयोग गर्दछ। दुबै कोठाको तापक्रममा तरल हुन्छन्। पग्लने बिन्दु जस्ता कारकहरूलाई ध्यानमा राख्दै, हालको अधिकांश बजारले ग्यालियम स्रोतको रूपमा TMGa, प्रतिक्रिया ग्यासको रूपमा NH3, र उच्च-शुद्धता N2 वाहक ग्यासको रूपमा प्रयोग गर्दछ। उच्च तापक्रम (600 ~ 1300 ℃) अवस्थाहरूमा, पातलो-तह गाएन सफलतापूर्वक नीलमणि सब्सट्रेटहरूमा तयार हुन्छ।

बढ्दो लागि MOCVD विधिGaNउत्कृष्ट उत्पादन गुणस्तर, छोटो वृद्धि चक्र र उच्च उपज छ, तर यसमा महँगो कच्चा मालको बेफाइदा र प्रतिक्रिया प्रक्रियाको सटीक नियन्त्रणको आवश्यकता छ।