Nehézségek a GaN előkészítésében

Harmadik generációs félvezető anyagként a gallium-nitridet gyakran hasonlítják összeSzilícium-karbid. A gallium-nitrid még mindig bizonyítja felsőbbrendűségét nagy sávszélességével, nagy áttörési feszültségével, nagy hővezető képességével, nagy telített elektronsodródási sebességével és erős sugárzási ellenállásával. De tagadhatatlan, hogy a szilícium-karbidhoz hasonlóan a gallium-nitridnek is különféle technikai nehézségei vannak.

Aljzatanyag probléma

A hordozó és a filmrács közötti illeszkedés mértéke befolyásolja a GaN film minőségét. Jelenleg a leggyakrabban használt hordozó a zafír (Al2O3). Ezt az anyagot széles körben használják egyszerű elkészítésének, alacsony ára, jó hőstabilitása miatt, és nagy méretű fóliák termesztésére is használható. Azonban a gallium-nitridtől származó rácsállandó és lineáris tágulási együttható nagy különbsége miatt az elkészített gallium-nitrid film hibái lehetnek, például repedések. Másrészt, mivel a szubsztrát egykristályát nem oldották meg, a heteroepitaxiális hibasűrűség meglehetősen nagy, és a gallium-nitrid polaritása túl nagy, nehéz jó fém-félvezető ohmos érintkezést elérni magas adalékolás révén, így a gyártási folyamat bonyolultabb.

Gallium-nitrid film előkészítési problémák

A GaN vékonyrétegek előállításának fő hagyományos módszerei a MOCVD (fém szerves gőzfázisú leválasztás), az MBE (molekulasugaras epitaxia) és a HVPE (hidrid gőzfázisú epitaxia). Ezek közül a MOCVD módszer nagy teljesítményű és rövid növekedési ciklussal rendelkezik, amely tömeggyártásra alkalmas, de a növesztés után izzítás szükséges, és a keletkező filmen repedések lehetnek, amelyek befolyásolják a termék minőségét; az MBE módszerrel csak kis mennyiségű GaN film készíthető egyszerre, és nem használható nagyüzemi gyártásra; a HVPE módszerrel előállított GaN kristályok jobb minőségűek és gyorsabban nőnek magasabb hőmérsékleten, de a magas hőmérsékletű reakció viszonylag magas követelményeket támaszt a gyártóberendezésekkel, a gyártási költségekkel és a technológiával szemben.