Svårigheter att förbereda GaN

Som tredje generationens halvledarmaterial jämförs ofta galliumnitrid medKiselkarbid. Galliumnitrid visar fortfarande sin överlägsenhet med sitt stora bandgap, höga genombrottsspänning, höga värmeledningsförmåga, höga mättade elektrondrifthastighet och starka strålningsmotstånd. Men det är obestridligt att, liksom kiselkarbid, även galliumnitrid har olika tekniska svårigheter.

Substratmaterialproblem

Graden av matchning mellan substratet och filmgittret påverkar kvaliteten på GaN-filmen. För närvarande är det vanligaste substratet safir (Al2O3). Denna typ av material används ofta på grund av dess enkla förberedelse, låga pris, goda termiska stabilitet och kan användas för att odla stora filmer. Men på grund av dess stora skillnad i gitterkonstant och linjär expansionskoefficient från galliumnitrid, kan den förberedda galliumnitridfilmen ha defekter såsom sprickor. Å andra sidan, eftersom substratet enkristall inte har lösts, den heteroepitaxiella defektdensiteten är ganska hög och polariteten för galliumnitrid är för stor, är det svårt att få en bra ohmsk kontakt mellan metall och halvledare genom hög dopning, så processtillverkningen är mer komplicerad.

Problem med beredning av galliumnitridfilm

De huvudsakliga traditionella metoderna för att framställa GaN-tunna filmer är MOCVD (metallorganisk ångavsättning), MBE (molekylär strålepitaxi) och HVPE (hydridångfasepitaxi). Bland dem har MOCVD-metoden en stor produktion och en kort tillväxtcykel, som är lämplig för massproduktion, men glödgning krävs efter tillväxt, och den resulterande filmen kan ha sprickor, vilket kommer att påverka produktens kvalitet; MBE-metoden kan endast användas för att framställa en liten mängd GaN-film åt gången och kan inte användas för storskalig produktion; GaN-kristallerna som genereras med HVPE-metoden är av bättre kvalitet och växer snabbare vid högre temperaturer, men högtemperaturreaktionen har relativt höga krav på produktionsutrustning, produktionskostnader och teknik.