Vanskeligheder ved GaN forberedelse

Som tredje generations halvledermateriale sammenlignes ofte Gallium Nitride medSiliciumcarbid. Galliumnitrid viser stadig sin overlegenhed med dets store båndgab, høje gennembrudsspænding, høje termiske ledningsevne, høje mættede elektrondriftshastighed og stærke strålingsmodstand. Men det er ubestrideligt, at Gallium Nitride ligesom siliciumcarbid også har forskellige tekniske vanskeligheder.

Substratmaterialeproblem

Graden af ​​matchning mellem substratet og filmgitteret påvirker kvaliteten af ​​GaN-film. På nuværende tidspunkt er det mest almindeligt anvendte substrat safir (Al2O3). Denne type materiale er meget udbredt på grund af dets enkle forberedelse, lave pris, gode termiske stabilitet og kan bruges til at dyrke store film. Men på grund af dens store forskel i gitterkonstant og lineær ekspansionskoefficient fra Gallium Nitride, kan den forberedte Gallium Nitride film have defekter såsom revner. På den anden side, da substratet enkeltkrystal ikke er blevet løst, den heteroepitaxiale defekttæthed er ret høj, og polariteten af ​​galliumnitrid er for stor, er det vanskeligt at opnå en god metal-halvleder ohmsk kontakt gennem høj doping, så fremstillingsprocessen er mere kompliceret.

Problemer med fremstilling af galliumnitridfilm

De vigtigste traditionelle metoder til fremstilling af GaN tynde film er MOCVD (metal organisk dampaflejring), MBE (molekylær stråleepitaksi) og HVPE (hydriddampfaseepitaksi). Blandt dem har MOCVD-metoden et stort output og en kort vækstcyklus, som er velegnet til masseproduktion, men udglødning er påkrævet efter vækst, og den resulterende film kan have revner, hvilket vil påvirke produktets kvalitet; MBE-metoden kan kun bruges til at fremstille en lille mængde GaN-film ad gangen og kan ikke bruges til produktion i stor skala; GaN-krystallerne genereret ved HVPE-metoden er af bedre kvalitet og vokser hurtigere ved højere temperaturer, men højtemperaturreaktionen stiller relativt store krav til produktionsudstyr, produktionsomkostninger og teknologi.