Paraan ng GaN Crystal Growth

Kapag gumagawa ng malalaking sukat na GaN solong kristal na substrate, ang HVPE ay kasalukuyang pinakamahusay na pagpipilian para sa komersyalisasyon. Gayunpaman, ang konsentrasyon ng back carrier ng lumaki na GaN ay hindi maaaring tumpak na makontrol. Ang MOCVD ay ang pinaka-mature na paraan ng paglago sa kasalukuyan, ngunit nahaharap ito sa mga hamon tulad ng mga mamahaling hilaw na materyales. Ang ammonothermal na paraan para sa paglakiGaNnag-aalok ng matatag at balanseng paglago at mataas na kalidad ng kristal, ngunit ang rate ng paglago nito ay masyadong mabagal para sa malakihang komersyal na paglago. Ang paraan ng solvent ay hindi maaaring tumpak na makontrol ang proseso ng nucleation, ngunit ito ay may mababang density ng dislokasyon at malaking potensyal para sa hinaharap na pag-unlad. Ang iba pang mga pamamaraan, tulad ng atomic layer deposition at magnetron sputtering, ay mayroon ding sariling mga pakinabang at disadvantages.

Paraan ng HVPE

Ang HVPE ay tinatawag na Hydride Vapor Phase Epitaxy. Ito ay may mga pakinabang ng mabilis na rate ng paglago at malalaking sukat na mga kristal. Ito ay hindi lamang isa sa mga pinaka-mature na teknolohiya sa kasalukuyang proseso, ngunit din ang pangunahing paraan para sa komersyal na pagbibigayMga solong kristal na substrate ng GaN. Noong 1992, Detchprohm et al. unang ginamit ang HVPE upang palaguin ang mga manipis na pelikula ng GaN (400 nm), at ang paraan ng HVPE ay nakatanggap ng malawakang atensyon.

Una, sa lugar ng pinagmumulan, ang HCl gas ay tumutugon sa likidong Ga upang makabuo ng gallium source (GaCl3), at ang produkto ay dinadala sa lugar ng deposition kasama ng N2 at H2. Sa deposition area, ang Ga source at N source (gaseous NH3) ay tumutugon upang makabuo ng GaN (solid) kapag ang temperatura ay umabot sa 1000 °C. Sa pangkalahatan, ang mga kadahilanan na nakakaapekto sa rate ng paglago ng GaN ay HCl gas at NH3. Sa kasalukuyan, ang layunin ng matatag na paglago ngGaNay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagpapabuti at pag-optimize ng kagamitan sa HVPE at pagpapabuti ng mga kondisyon ng paglago.

Ang pamamaraan ng HVPE ay mature at may mabilis na rate ng paglago, ngunit mayroon itong mga disadvantage ng mababang kalidad na ani ng mga lumaki na kristal at mahinang pagkakapare-pareho ng produkto. Dahil sa mga teknikal na kadahilanan, ang mga kumpanya sa merkado ay karaniwang gumagamit ng heteroepitaxial growth. Ang paglago ng heteroepitaxial ay karaniwang ginagawa sa pamamagitan ng paghihiwalay ng GaN sa isang kristal na substrate gamit ang teknolohiya ng paghihiwalay tulad ng thermal decomposition, laser lift-off, o chemical etching pagkatapos ng paglaki sa sapphire o Si.

Paraan ng MOCVD

Ang MOCVD ay tinatawag na metal organic compound vapor deposition. Ito ay may mga pakinabang ng matatag na rate ng paglago at mahusay na kalidad ng paglago, na angkop para sa malakihang produksyon. Ito ang pinaka-mature na teknolohiya sa kasalukuyan at naging isa sa pinakamalawak na ginagamit na teknolohiya sa produksyon. Ang MOCVD ay unang iminungkahi ng mga iskolar ng Mannacevit noong 1960s. Noong 1980s, naging mature at perpekto ang teknolohiya.

Ang paglaki ngGaNAng mga solong kristal na materyales sa MOCVD ay pangunahing gumagamit ng trimethylgallium (TMGa) o triethylgallium (TEGa) bilang gallium source. Parehong likido sa temperatura ng silid. Isinasaalang-alang ang mga salik tulad ng melting point, karamihan sa kasalukuyang market ay gumagamit ng TMGa bilang gallium source, NH3 bilang reaction gas, at high-purity na N2 bilang carrier gas. Sa ilalim ng mataas na temperatura (600~1300 ℃) na mga kondisyon, ang manipis na layer na GaN ay matagumpay na inihanda sa mga substrate ng sapphire.

Ang pamamaraan ng MOCVD para sa paglakiGaNay may mahusay na kalidad ng produkto, maikling ikot ng paglago at mataas na ani, ngunit mayroon itong mga disadvantages ng mamahaling hilaw na materyales at ang pangangailangan para sa tumpak na kontrol sa proseso ng reaksyon.