Raskused GaN-i ettevalmistamisel

As a third-generation semiconductor material, Gallium Nitride is often compared with Ränikarbiid. Galliumnitriid demonstreerib endiselt oma paremust oma suure ribalaiuse, kõrge läbilöögipinge, kõrge soojusjuhtivuse, suure küllastunud elektronide triivi kiiruse ja tugeva kiirguskindlusega. Kuid on vaieldamatu, et sarnaselt ränikarbiidiga on galliumnitriidil ka mitmesuguseid tehnilisi raskusi.

Substraadi materjali probleem

Substraadi ja kilevõre sobitamise määr mõjutab GaN-kile kvaliteeti. Praegu on kõige sagedamini kasutatav substraat safiir (Al2O3). Seda tüüpi materjale kasutatakse laialdaselt selle lihtsa valmistamise, madala hinna ja hea termilise stabiilsuse tõttu ning seda saab kasutada suurte kilede kasvatamiseks. Kuid tänu galliumnitriidi võre konstantse ja lineaarse paisumise koefitsiendi suurele erinevusele võib ettevalmistatud galliumnitriidi kilel olla defekte, näiteks pragusid. Teisest küljest, kuna substraadi monokristalli ei ole lahendatud, heteroepitaksiaalne defekti tihedus on üsna kõrge ja galliumnitriidi polaarsus on liiga suur, on kõrge dopinguga raske saavutada head metalli-pooljuhi oomilist kontakti, nii et tootmisprotsess on keerulisem.

Galliumnitriidi kile ettevalmistamise probleemid

Peamised traditsioonilised meetodid GaN õhukeste kilede valmistamiseks on MOCVD (metalli orgaaniline aurustamine-sadestamine), MBE (molekulaarkiirepitaksia) ja HVPE (hüdriidi aurufaasi epitaksia). Nende hulgas on MOCVD-meetodil suur väljund ja lühike kasvutsükkel, mis sobib masstootmiseks, kuid pärast kasvatamist on vajalik lõõmutamine ja tekkival kilel võib olla pragusid, mis mõjutavad toote kvaliteeti; MBE meetodit saab kasutada ainult väikese koguse GaN-kile korraga valmistamiseks ja seda ei saa kasutada suuremahuliseks tootmiseks; HVPE meetodil genereeritud GaN kristallid on parema kvaliteediga ja kasvavad kõrgematel temperatuuridel kiiremini, kuid kõrge temperatuuriga reaktsioonil on suhteliselt kõrged nõuded tootmisseadmetele, tootmiskuludele ja tehnoloogiale.