>
>
2023-02-15
Materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji ma zalety w zakresie wydajności materiałowej, których nie można porównać z materiałami krzemowymi.Sądząc po charakterystyce szerokości pasma, przewodności cieplnej, przebicia pola elektrycznego i innych cech określających wydajność urządzenia, półprzewodnik trzeciej generacji jest lepszy niż materiał krzemowy.Dlatego wprowadzenie półprzewodników trzeciej generacji może z powodzeniem rozwiązać niedociągnięcia dzisiejszych materiałów krzemowych i ulepszyć urządzenie.Rozpraszanie ciepła, straty przewodzenia, wysoka temperatura, wysoka częstotliwość i inne cechy są znane jako nowy silnik w przemyśle optoelektronicznym i mikroelektronicznym.
Wśród nich GaN ma szerokie zastosowanie i jest uważany za jeden z najważniejszych po krzemie materiałów półprzewodnikowych.W porównaniu z szeroko stosowanymi obecnie urządzeniami zasilającymi opartymi na krzemie, urządzenia zasilające GaN mają wyższą krytyczną siłę pola elektrycznego, niższą rezystancję w stanie otwartym i szybszą częstotliwość przełączania, co może osiągnąć wyższą wydajność systemu i pracować w wysokich temperaturach.
Trudności jednorodnej epitaksji
Jako podłoże,GaNjest naturalnie najbardziej odpowiednim materiałem podłoża do uprawy jakoGaNfilm epitaksjalny.Homogeniczny wzrost epitaksjalny może zasadniczo rozwiązać problem niedopasowania sieci i niedopasowania termicznego napotykanego przez zastosowanie heterogenicznych materiałów podłoża, zminimalizować stres spowodowany różnicami właściwości między materiałami podczas procesu wzrostu i może wyhodować wysokiej jakościGaNwarstwa epitaksjalna, której nie można porównać z niejednorodnym podłożem.Na przykład wysokiej jakości arkusze epitaksjalne z azotku galu można hodować z azotkiem galu jako podłożem.Gęstość defektów wewnętrznych można zmniejszyć do jednej tysięcznej arkusza epitaksjalnego z szafirowym podłożem, co może skutecznie obniżyć temperaturę złączadiody LEDi zwiększyć jasność na jednostkę powierzchni o więcej niż10czasy.
GaN byłpo raz pierwszy zsyntetyzowany w1932, Kiedyazotek galubyłzsyntetyzowanyzNH3 i czystego metaluGa.Od tego czasu, chociaż przeprowadzono wiele pozytywnych badań nad materiałami monokrystalicznymi z azotku galu, ponieważGaNnie może się stopić pod ciśnieniem atmosferycznym, ulega rozkładowiGaIN2Nawysoka temperaturai ciśnienie rozkładu w temperaturze topnienia(2300°C) Jesttak wysokie, jak6 GPa.Obecny sprzęt do wzrostu jest trudny do wytrzymania tak wysokiego ciśnienia wGaNtemperatura topnienia.Dlatego tradycyjna metoda topienia nie może być stosowana do wzrostuGaNmonokryształy, więc heterogeniczna epitaksja może być wybrana tylko na innych podłożach.Obecnie,GaNUrządzenia oparte są głównie na heterogenicznych podłożach(krzem, węglik krzemu, szafir itp.),dokonywanie rozwojuGaNpodłoża monokrystaliczne i jednorodne urządzenia epitaksjalne pozostają w tyle za zastosowaniem heterogenicznych urządzeń epitaksjalnych.
Kilka materiałów podłoża
Szafir
Szafir(α-Al2O3),znany również jako korund, jest najczęściej używany komercyjniePROWADZONYmateriał podłoża, zajmujący dużą częśćPROWADZONYrynek podłoża.We wczesnym okresie użytkowania szafirowe podłoże odzwierciedla jego wyjątkowe zalety.TheGaNwyhodowany film jest porównywalny z gęstością dyslokacji filmu wyhodowanego naSiCsubstrat, a szafir jest uprawiany za pomocą technologii topienia.Proces jest bardziej dojrzały.Może uzyskać niższy koszt, większy rozmiar i wysokiej jakości monokryształ, który nadaje się do rozwoju przemysłowego.Dlatego jest to najwcześniejszy i najczęściej stosowany materiał podłoża wPROWADZONYprzemysł.
węglik krzemu
Węglik krzemu to grupaIV-IVpółprzewodnikowy materiał, który jest obecnie drugim co do wielkości szafiremPROWADZONYmateriałem podłoża w udziale w rynku.SiCma wiele rodzajów kryształów, które można podzielić na trzy kategorie: sześcienny(Jak na przykład3C-SiC),sześciokątny(Jak na przykład4H-SiC)i diament(Jak na przykład15R-SiC).Większość kryształów jest3C,4HI6H, z którego4HI6H-SiCsą używane głównie jakoGaNpodłoża.
Węglik krzemu jest bardzo odpowiedni do byciaPROWADZONYpodłoże.Jednak ze względu na wysoką jakość wzrostu, duże rozmiarySiCmonokryształ jest trudny iSiCjest strukturą warstwową, która jest łatwa do czyszczenia, a wydajność obróbki jest słaba.Łatwo jest wprowadzić defekty schodkowe na powierzchni podłoża, co wpływa na jakość warstwy epitaksjalnej.CenaSiCpodłoże o tej samej wielkości jest dziesiątki razy większe niż podłoże szafirowe, a wysoka cena ogranicza jego zastosowanie na dużą skalę.
Krzem monokrystaliczny
Materiał krzemowy jest obecnie najczęściej używanym i dojrzałym materiałem półprzewodnikowym.Ze względu na wysoką dojrzałość technologii wzrostu monokrystalicznego materiału krzemowego łatwo jest uzyskać tani, duży rozmiar(6-12cale)i wysokiej jakości podłoże, które może znacznie obniżyć kosztydiody LED.Ponadto, ponieważ krzem monokrystaliczny jest szeroko stosowany w dziedzinie mikroelektroniki, bezpośrednia integracjaPROWADZONYukłady scalone i układy scalone mogą być realizowane przy użyciu monokrystalicznego podłoża krzemowego, co sprzyja miniaturyzacjiPROWADZONYurządzenia.Ponadto w porównaniu z najczęściej używanymiPROWADZONYpodłoże, szafir, krzem monokrystaliczny ma pewne zalety w działaniu: wysoka przewodność cieplna, dobra przewodność elektryczna, można przygotować struktury pionowe i jest bardziej odpowiedni dla dużej mocyPROWADZONYprzygotowanie.
Streszczenie
Skontaktuj się z nami w dowolnym momencie
