Mga kahirapan sa paghahanda ng GaN

Bilang isang third-generation semiconductor material, ang Gallium Nitride ay kadalasang inihahambing saSilicon Carbide. Ang Gallium Nitride ay nagpapakita pa rin ng kahusayan nito sa malaking bandgap, mataas na breakdown voltage, mataas na thermal conductivity, mataas na saturated electron drift velocity at malakas na radiation resistance. Ngunit hindi maikakaila na, tulad ng Silicon Carbide, ang Gallium Nitride ay mayroon ding iba't ibang teknikal na problema.

Problema sa materyal na substrate

Ang antas ng pagtutugma sa pagitan ng substrate at ng film lattice ay nakakaapekto sa kalidad ng GaN film. Sa kasalukuyan, ang pinakakaraniwang ginagamit na substrate ay sapiro (Al2O3). Ang ganitong uri ng materyal ay malawakang ginagamit dahil sa simpleng paghahanda nito, mababang presyo, mahusay na thermal stability, at maaaring gamitin sa pagpapalaki ng malalaking pelikula. Gayunpaman, dahil sa malaking pagkakaiba nito sa lattice constant at linear expansion coefficient mula sa Gallium Nitride, ang inihandang Gallium Nitride film ay maaaring may mga depekto gaya ng mga bitak. Sa kabilang banda, dahil ang substrate solong kristal ay hindi pa nalulutas, ang heteroepitaxial defect density ay medyo mataas, at ang polarity ng Gallium Nitride ay masyadong malaki, mahirap makakuha ng isang magandang metal-semiconductor ohmic contact sa pamamagitan ng mataas na doping, kaya ang proseso ng paggawa ay mas kumplikado.

Mga problema sa paghahanda ng pelikulang Gallium Nitride

Ang pangunahing tradisyonal na pamamaraan para sa paghahanda ng mga manipis na pelikula ng GaN ay MOCVD (metal organic vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy) at HVPE (hydride vapor phase epitaxy). Kabilang sa mga ito, ang paraan ng MOCVD ay may malaking output at isang maikling ikot ng paglago, na angkop para sa mass production, ngunit ang pagsusubo ay kinakailangan pagkatapos ng paglaki, at ang resultang pelikula ay maaaring may mga bitak, na makakaapekto sa kalidad ng produkto; ang paraan ng MBE ay maaari lamang gamitin upang maghanda ng isang maliit na halaga ng GaN film sa isang pagkakataon at hindi maaaring gamitin para sa malakihang produksyon; ang mga kristal ng GaN na nabuo ng pamamaraang HVPE ay may mas mahusay na kalidad at mas mabilis na lumalaki sa mas mataas na temperatura, ngunit ang reaksyon ng mataas na temperatura ay may medyo mataas na mga kinakailangan para sa kagamitan sa produksyon, gastos sa produksyon at teknolohiya.