GaN क्रिस्टल वाढीची पद्धत

मोठ्या आकाराच्या GaN सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सचे उत्पादन करताना, HVPE सध्या व्यावसायिकीकरणासाठी सर्वोत्तम पर्याय आहे. तथापि, वाढलेल्या GaN च्या मागील वाहक एकाग्रता तंतोतंत नियंत्रित करणे शक्य नाही. MOCVD ही सध्या सर्वात परिपक्व वाढीची पद्धत आहे, परंतु तिला महागड्या कच्च्या मालासारख्या आव्हानांचा सामना करावा लागतो. वाढीसाठी अमोनोथर्मल पद्धतGaNस्थिर आणि संतुलित वाढ आणि उच्च क्रिस्टल गुणवत्ता देते, परंतु मोठ्या प्रमाणात व्यावसायिक वाढीसाठी त्याचा वाढीचा दर खूपच मंद आहे. सॉल्व्हेंट पद्धत न्यूक्लिएशन प्रक्रियेवर अचूकपणे नियंत्रण ठेवू शकत नाही, परंतु त्यात कमी विस्थापन घनता आणि भविष्यातील विकासासाठी मोठी क्षमता आहे. इतर पद्धती, जसे की अणू स्तर जमा करणे आणि मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग, त्यांचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे देखील आहेत.

HVPE पद्धत

HVPE ला Hydride Vapor Fase Epitaxy म्हणतात. त्यात जलद वाढीचा दर आणि मोठ्या आकाराच्या क्रिस्टल्सचे फायदे आहेत. हे सध्याच्या प्रक्रियेतील सर्वात परिपक्व तंत्रज्ञानांपैकी एक नाही तर व्यावसायिकरित्या प्रदान करण्याची मुख्य पद्धत देखील आहे.GaN सिंगल क्रिस्टल सबस्ट्रेट्स. 1992 मध्ये, Detchprohm et al. GN पातळ चित्रपट (400 nm) वाढवण्यासाठी प्रथम HVPE चा वापर केला, आणि HVPE पद्धतीकडे व्यापक लक्ष वेधले गेले.

प्रथम, स्त्रोत क्षेत्रामध्ये, HCl वायू गॅलियम स्त्रोत (GaCl3) तयार करण्यासाठी द्रव Ga सोबत प्रतिक्रिया देतो आणि उत्पादन N2 आणि H2 सोबत डिपॉझिशन एरियामध्ये नेले जाते. डिपॉझिशन एरियामध्ये, जेव्हा तापमान 1000 °C पर्यंत पोहोचते तेव्हा Ga स्रोत आणि N स्त्रोत (वायू NH3) GaN (घन) तयार करण्यासाठी प्रतिक्रिया देतात. सामान्यतः, GN च्या वाढीच्या दरावर परिणाम करणारे घटक HCl वायू आणि NH3 आहेत. आजकाल, च्या स्थिर वाढ उद्देशGaNHVPE उपकरणे सुधारून आणि ऑप्टिमाइझ करून आणि वाढीच्या स्थितीत सुधारणा करून हे साध्य केले जाऊ शकते.

HVPE पद्धत परिपक्व आहे आणि तिचा वाढीचा दर वेगवान आहे, परंतु त्यात वाढलेल्या क्रिस्टल्सचे कमी दर्जाचे उत्पन्न आणि खराब उत्पादन सातत्य याचे तोटे आहेत. तांत्रिक कारणांमुळे, बाजारातील कंपन्या सामान्यतः हेटरोएपिटॅक्सियल वाढीचा अवलंब करतात. Heteroepitaxial ग्रोथ सामान्यतः पृथक्करण तंत्रज्ञानाचा वापर करून एकाच क्रिस्टल सब्सट्रेटमध्ये GaN विभक्त करून जसे की थर्मल विघटन, लेझर लिफ्ट-ऑफ किंवा नीलम किंवा Si वर वाढ झाल्यानंतर रासायनिक नक्षीकाम केले जाते.

MOCVD पद्धत

MOCVD ला मेटल ऑर्गेनिक कंपाऊंड वाष्प निक्षेप असे म्हणतात. मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य, स्थिर वाढ दर आणि चांगली वाढ गुणवत्तेचे फायदे आहेत. हे सध्याचे सर्वात परिपक्व तंत्रज्ञान आहे आणि उत्पादनात सर्वाधिक वापरले जाणारे तंत्रज्ञान बनले आहे. MOCVD प्रथम 1960 च्या दशकात Mannacevit विद्वानांनी प्रस्तावित केले होते. 1980 च्या दशकात, तंत्रज्ञान परिपक्व आणि परिपूर्ण बनले.

ची वाढGaNMOCVD मधील सिंगल क्रिस्टल मटेरियल प्रामुख्याने ट्रायमिथाइलगॅलियम (TMGa) किंवा ट्रायथिलगॅलियम (TEGa) गॅलियम स्त्रोत म्हणून वापरते. दोन्ही खोलीच्या तपमानावर द्रव आहेत. हळुवार बिंदू सारख्या घटकांचा विचार करता, सध्याचे बहुतेक बाजार TMGa गॅलियम स्त्रोत म्हणून, NH3 प्रतिक्रिया वायू म्हणून आणि उच्च-शुद्धता N2 वाहक वायू म्हणून वापरतात. उच्च तापमान (600 ~ 1300 ℃) परिस्थितीत, नीलमच्या सब्सट्रेट्सवर पातळ-स्तर GaN यशस्वीरित्या तयार केले जाते.

वाढीसाठी MOCVD पद्धतGaNउत्कृष्ट उत्पादन गुणवत्ता, लहान वाढ चक्र आणि उच्च उत्पन्न आहे, परंतु त्यात महाग कच्च्या मालाचे तोटे आहेत आणि प्रतिक्रिया प्रक्रियेच्या अचूक नियंत्रणाची आवश्यकता आहे.