Napa Epitaksi Gllium Nitride (GaN) Ora Tuwuh ing substrat GaN?

Wutah sakaEpitaksi GaNing substrat GaN menehi tantangan unik, sanajan sifat unggul materi yen dibandhingake karo silikon.Epitaksi GaNnawakake kaluwihan pinunjul ing syarat-syarat jembaré band longkangan, konduktivitas termal, lan medan listrik risak liwat bahan basis silikon. Iki ndadekake adopsi GaN minangka backbone kanggo generasi katelu saka semikonduktor, kang nyedhiyani cooling ditingkatake, mundhut konduksi ngisor, lan kinerja apik ing suhu dhuwur lan frekuensi, kemajuan janjeni lan wigati kanggo industri fotonik lan mikro-elektronik.

GaN, minangka bahan semikonduktor generasi katelu utami, utamané cemlorot amarga bisa ditrapake lan dianggep minangka salah sawijining bahan sing paling penting sawise silikon. Piranti daya GaN nduduhake ciri sing unggul dibandhingake karo piranti basis silikon saiki, kayata kekuatan medan listrik kritis sing luwih dhuwur, resistensi on-resistance sing luwih murah, lan frekuensi ngalih sing luwih cepet, nyebabake efisiensi lan kinerja sistem sing luwih apik ing suhu operasional sing dhuwur.

Ing rantai nilai semikonduktor GaN, sing kalebu substrat,Epitaksi GaN, desain piranti, lan manufaktur, substrat dadi komponen dhasar. GaN minangka bahan sing paling cocok kanggo digunakake minangka substrateEpitaksi GaNthukul amarga kompatibilitas intrinsik karo proses wutah homogen. Iki njamin tingkat stres minimal amarga disparities ing sifat materi, asil ing generasi lapisan epitaxial kualitas unggul dibandhingake karo sing thukul ing substrat heterogenous. Kanthi nggunakake GaN minangka substrate, epistemologi GaN sing berkualitas tinggi bisa diprodhuksi, kanthi kapadhetan cacat internal dikurangi kanthi faktor sewu dibandhingake karo substrat kaya safir. Iki nyumbang kanggo nyuda sing signifikan ing suhu persimpangan LED lan mbisakake paningkatan sepuluh kali lipat ing lumen saben unit area.

Nanging, substrat konvensional piranti GaN dudu kristal tunggal GaN amarga kesulitan sing ana gandhengane karo pertumbuhane. Kemajuan ing wutah kristal tunggal GaN wis maju sacara signifikan luwih alon tinimbang bahan semikonduktor konvensional. Tantangan kasebut ana ing budidaya kristal GaN sing dawa lan larang regane. Sintesis pisanan GaN dumadi ing taun 1932, nggunakake amonia lan gallium logam murni kanggo tuwuh materi kasebut. Wiwit kuwi, riset ekstensif wis ditindakake menyang bahan kristal tunggal GaN, nanging isih ana tantangan. GaN ora bisa nyawiji ing tekanan normal, dekomposisi dadi Ga lan nitrogen (N2) ing suhu sing luwih dhuwur, lan tekanan dekompresi sing tekan 6 gigapascal (GPa) ing titik lebur 2,300 derajat Celsius nggawe angel kanggo peralatan pertumbuhan sing ana kanggo nampung sintesis kristal tunggal GaN ing tekanan dhuwur kasebut. Cara pertumbuhan leleh tradisional ora bisa digunakake kanggo pertumbuhan kristal tunggal GaN, saengga mbutuhake panggunaan substrat heterogen kanggo epitaksi. Ing kahanan saiki piranti basis GaN, wutah biasane ditindakake ing substrat kayata silikon, silikon karbida, lan sapir, tinimbang nggunakake substrat GaN homogen, ngalangi pangembangan piranti epitaxial GaN lan ngalangi aplikasi sing mbutuhake substrat homogen- piranti thukul.

Sawetara jinis substrat digunakake ing epitaxy GaN:

1. Sapphire:Sapphire, utawa α-Al2O3, minangka substrat komersial sing paling umum kanggo LED, njupuk potongan pasar LED sing signifikan. Panggunaan kasebut diumumake amarga kaluwihan unik, utamane ing konteks pertumbuhan epitaxial GaN, sing ngasilake film kanthi kapadhetan dislokasi sing padha karo sing ditanam ing substrat silikon karbida. Manufaktur Sapphire kalebu wutah leleh, proses diwasa sing mbisakake produksi kristal tunggal berkualitas kanthi biaya sing luwih murah lan ukuran sing luwih gedhe, cocok kanggo aplikasi industri. Akibaté, sapir minangka salah sawijining substrat paling awal lan paling umum ing industri LED.

2. Silicon Carbide:Silicon carbide (SiC) minangka bahan semikonduktor generasi kaping papat sing rangking nomer loro ing pangsa pasar kanggo substrat LED, sawise sapir. SiC ditondoi kanthi macem-macem wujud kristal, utamane diklasifikasikake dadi telung kategori: kubik (3C-SiC), heksagonal (4H-SiC), lan rhombohedral (15R-SiC). Mayoritas kristal SiC yaiku 3C, 4H, lan 6H, kanthi jinis 4H lan 6H-SiC digunakake minangka substrat kanggo piranti GaN.

Silicon carbide minangka pilihan sing apik minangka substrat LED. Nanging, produksi kristal tunggal SiC sing bermutu tinggi lan cukup gedhe tetep tantangan, lan struktur lapisan materi ndadekake rentan kanggo pembelahan, sing mengaruhi integritas mekanik, sing bisa nyebabake cacat permukaan sing mengaruhi kualitas lapisan epitaxial. Biaya substrat SiC kristal siji kira-kira kaping pirang-pirang saka substrat sapir kanthi ukuran sing padha, mbatesi aplikasi sing nyebar amarga rega premium.

Semicorex  850V Daya Dhuwur GaN-on-Si Epi Wafer

3. Silikon Kristal Tunggal:Silicon, minangka bahan semikonduktor sing paling akeh digunakake lan diadegake ing industri, nyedhiyakake dhasar sing kuat kanggo produksi substrat epitaxial GaN. Kasedhiya teknik pertumbuhan silikon kristal tunggal sing majeng njamin biaya-efektif, produksi gedhe-gedhe saka kualitas dhuwur, 6 kanggo 12 substrat inch. Iki kanthi signifikan nyuda biaya LED lan mbukak dalan kanggo integrasi chip LED lan sirkuit terpadu liwat panggunaan substrat silikon kristal tunggal, nyopir kemajuan ing miniaturisasi. Salajengipun, dibandhingake karo sapir, sing saiki dadi substrat LED sing paling umum, piranti basis silikon nawakake kaluwihan babagan konduktivitas termal, konduktivitas listrik, kemampuan kanggo nggawe struktur vertikal, lan luwih pas kanggo pabrikan LED daya dhuwur.**