Gan pagrindu sukurta žemos temperatūros epitaksijos technologija

1. GAN pagrįstų medžiagų svarba

Gan pagrindu pagamintos puslaidininkinės medžiagos yra plačiai naudojamos ruošiant optoelektroninius prietaisus, galios elektroninius prietaisus ir radijo dažnio mikrobangų krosnelės įtaisus dėl jų puikių savybių, tokių kaip plataus juostos juostos charakteristikos, aukšto skilimo lauko stiprumas ir didelis šilumos laidumas. Šie įrenginiai buvo plačiai naudojami tokiose pramonės šakose kaip puslaidininkių apšvietimas, kietojo kūno ultravioletinių spindulių šaltiniai, saulės fotoelektros, lazerio ekranas, lankstūs ekrano ekranai, mobilieji ryšiai, maitinimo šaltiniai, naujos energijos transporto priemonės, išmanieji tinklai ir kt., O technologijos ir rinka tampa vis subrendę.

Tradicinės epitaksijos technologijos apribojimai

Tradicinės epitaksialinės augimo technologijos Gan pagrindu pagamintoms medžiagoms, tokioms kaipMOCVDirMBEPaprastai reikia aukštos temperatūros sąlygų, kurios netaikomos amorfiniams substratams, tokiems kaip stiklas ir plastikas, nes šios medžiagos negali atlaikyti aukštesnės augimo temperatūros. Pavyzdžiui, dažniausiai naudojamas plūdinis stiklas sušvelnins esant 600 ° C sąlygoms. Žemos temperatūros paklausa„Epitaxy Technology“: Didėjant pigių ir lanksčių optoelektroninių (elektroninių) prietaisų poreikiui, yra epitaksinės įrangos, kuri naudoja išorinę elektrinio lauko energiją, paklausa, kad įtrūktų reakcijos pirmtakai žemoje temperatūroje. Ši technologija gali būti vykdoma žemoje temperatūroje, pritaikant amorfinių substratų savybes ir suteikiant galimybę paruošti pigių ir lanksčių (optoelektroninių) prietaisų.

2. Ganinių medžiagų kristalų struktūra

Kristalų struktūros tipas

Gano pagrindu pagamintos medžiagos daugiausia apima „Gan“, „Inn“, „Aln“ ir jų trišalę bei kvartalinius kietus tirpalus, su trimis kristalinėmis Wurtzito, sfalerito ir roko druskos struktūromis, tarp kurių Wurtzite struktūra yra stabiliausia. Sphalerito struktūra yra metastabili fazė, kurią aukštoje temperatūroje galima paversti Wurtzito struktūra ir gali egzistuoti Wurtzite struktūroje, kai kaupia gedimus žemesnėje temperatūroje. Roko druskos struktūra yra aukšto slėgio GAN fazė ir gali atsirasti tik esant ypač aukšto slėgio sąlygoms.

Krištolo plokštumų ir kristalų kokybės apibūdinimas

Įprastos kristalų plokštumos yra polinė C plokštuma, pusiau poliarinė S-plokštuma, R-plokštuma, N-plokštuma ir nepolinė A plokštuma bei M-plokštuma. Paprastai „Epitaxy“ gautos ganos plonos plėvelės ant safyro ir SI substratų yra C plokštumos kristalų orientacijos.

3. „Epitaxy“ technologijos reikalavimai ir įgyvendinimo sprendimai

Technologinių pokyčių būtinybė

Tobulinant informatizaciją ir intelektą, optoelektroninių prietaisų ir elektroninių prietaisų paklausa paprastai būna pigūs ir lankstūs. Norint patenkinti šiuos poreikius, būtina pakeisti esamą Epitaksinę GAN pagrįstų medžiagų technologiją, ypač norint sukurti epitaksinę technologiją, kurią galima atlikti žemoje temperatūroje, kad būtų galima prisitaikyti prie amorfinių substratų savybių.

Žemos temperatūros epitaksinės technologijos plėtra

Žemos temperatūros epitaksinė technologija, pagrįsta principaisfizinis garų nusėdimas (PVD)irCheminis garų nusėdimas (CVD), įskaitant reaktyvųjį magnetrono dulkinimą, plazmoje padedamą MBE (PA-MBE), impulsinį lazerio nusėdimą (PLD), impulsinį dulkinimo nusėdimą (PSD), lazeriu padedamas MBE (LMBE), nuotolinio plazmos CVD (RPCVD), Migraced Enderplow CVD (MEA-CVD), nuotolinio plazmos plizmo stiprinimas. (RPEMOCVD), Aktyvumo patobulintas MOCVD (REMOCVD), elektronų ciklotrono rezonanso plazma sustiprinta MOCVD (ECR-PEMOCVD) ir induktyviai sujungtas Plazmos MOCVD (ICP-MOCVD) ir kt.

4. Žemos temperatūros epitaksijos technologija, pagrįsta PVD principu

Technologijų tipai

Įskaitant reaktyvųjį magnetrono dulkinimą, plazmoje padedamą MBE (PA-MBE), impulsinį lazerio nusėdimą (PLD), impulsinį dulkinimo nusėdimą (PSD) ir lazeriu padedamą MBE (LMBE).

Techninės savybės

Šios technologijos suteikia energijos, naudodamos išorinį lauko jungtį, kad jonizuotų reakcijos šaltinį žemoje temperatūroje, taip sumažindamos jo krekingo temperatūrą ir pasiekdamos žemos temperatūros epitaksinį GAN pagrįstų medžiagų augimą. Pavyzdžiui, reaktyviosios magnetrono dulkinimo technologija dulkinimo proceso metu įveda magnetinį lauką, kad padidintų elektronų kinetinę energiją ir padidintų susidūrimo su N2 ir AR tikimybe, siekiant sustiprinti tikslinį purškimą. Tuo pat metu jis taip pat gali apriboti didelio tankio plazmą virš taikinio ir sumažinti jonų bombardavimą ant substrato.

Iššūkiai

Nors šių technologijų kūrimas leido paruošti pigių ir lanksčių optoelektroninių prietaisų paruošimą, jie taip pat susiduria su iššūkiais augimo kokybės, įrangos sudėtingumo ir išlaidų atžvilgiu. Pvz., PVD technologijai paprastai reikalingas aukštas vakuumo laipsnis, kuris gali efektyviai slopinti išankstinį reakciją ir įvesti tam tikrą stebėjimo in situ stebėjimo įrangą, kuri turi veikti esant dideliam vakuumui (pvz., Rheed, Langmuir zondas ir kt.), Tačiau ji padidina didelių vienodų nusėdimo sunkumus, o didelės vakuumo veikimo ir priežiūros išlaidos yra didelės.

5. Žemos temperatūros epitaksinė technologija, pagrįsta CVD principu

Technologijų tipai

Įskaitant nuotolinę plazmos CVD (RPCVD), migracijos patobulintą „Afterglow CVD“ (MEA-CVD), nuotolinio plazmos patobulintą MOCVD (RPEMOCVD), Aktyvumo patobulintą MOCVD (REMOCVD), elektronų ciklotrono rezonanso plazmoje patobulintą MOCVD (ECR-PemocVD) ir induktyviai sujungtą plasminę MOCVD (ICPD).

Techniniai pranašumai

Šios technologijos pasiekia III-nitridų puslaidininkinių medžiagų, tokių kaip „Gan“ ir „Inn“, augimą žemesnėje temperatūroje, naudojant skirtingus plazmos šaltinius ir reakcijos mechanizmus, kurie yra palankūs didelio ploto vienodam nusėdimui ir išlaidų mažinimui. Pavyzdžiui, nuotolinio plazmos CVD (RPCVD) technologija naudoja ECR šaltinį kaip plazmos generatorių, kuris yra žemo slėgio plazmos generatorius, galintis generuoti didelio tankio plazmą. Tuo pačiu metu per plazmos liuminescencijos spektroskopijos (OES) technologiją 391 nm spektras, susijęs su N2+, yra beveik neaptinkamas virš substrato, taip sumažinant mėginio paviršiaus bombardavimą didelės energijos jonais.

Pagerinti krištolo kokybę

Epitaksinio sluoksnio kristalų kokybė patobulinama efektyviai filtruojant didelės energijos įkrautas daleles. Pvz., „MEA-CVD“ technologija naudoja HCP šaltinį, kad pakeistų RPCVD ECR plazmos šaltinį, todėl jis yra tinkamas didelio tankio plazmos generavimui. HCP šaltinio pranašumas yra tas, kad nėra deguonies užteršimo, kurį sukelia kvarco dielektrinis langas, ir jis turi didesnį plazmos tankį nei talpinio sukabinimo (CCP) plazmos šaltinis.

6. Santrauka ir perspektyva

Dabartinė žemos temperatūros epitaksijos technologijos būklė

Atliekant literatūros tyrimus ir analizę, aprašyta dabartinė žemos temperatūros epitaksijos technologijos būklė, įskaitant technines charakteristikas, įrangos struktūrą, darbo sąlygas ir eksperimentinius rezultatus. Šios technologijos suteikia energijos per išorinį lauko jungtį, veiksmingai sumažina augimo temperatūrą, prisitaiko prie amorfinių substratų savybių ir suteikia galimybę paruošti pigių ir lanksčių (OPTO) elektroninių prietaisų.

Ateities tyrimų kryptys

Žemos temperatūros epitaksijos technologija turi plačias taikymo perspektyvas, tačiau ji vis dar yra tiriamojoje stadijoje. Norint išspręsti inžinerijos programų problemas, reikia išsamių tyrimų tiek iš įrangos, tiek proceso aspektų. Pvz., Būtina toliau ištirti, kaip gauti didesnio tankio plazmą, atsižvelgiant į jonų filtravimo problemą plazmoje; Kaip suprojektuoti dujų homogenizacijos įtaiso struktūrą, kad būtų galima efektyviai slopinti išankstinę reakciją į ertmę žemoje temperatūroje; Kaip suprojektuoti žemos temperatūros epitaksialinės įrangos šildytuvą, kad būtų išvengta kūgio ar elektromagnetinių laukų, turinčių įtakos plazmai esant tam tikram ertmės slėgiui.

Laukiamas įnašas

Tikimasi, kad ši sritis taps potencialia vystymosi kryptis ir prisidės prie naujos kartos optoelektroninių prietaisų plėtros. Dideliu dėmesiu ir energingai skatinant tyrėjus, ši sritis ateityje išaugs į potencialią vystymosi kryptį ir svarbų indėlį į naujos kartos (optoelektroninių) prietaisų plėtrą.