Difficultés dans la préparation du GaN

En tant que matériau semi-conducteur de troisième génération, le nitrure de gallium est souvent comparé auCarbure de silicium. Le nitrure de gallium démontre toujours sa supériorité avec sa large bande interdite, sa tension de claquage élevée, sa conductivité thermique élevée, sa vitesse de dérive élevée des électrons saturés et sa forte résistance aux radiations. Mais il est indéniable que, comme le carbure de silicium, le nitrure de gallium présente également diverses difficultés techniques.

Problème de matériau de substrat

Le degré d'adéquation entre le substrat et le réseau du film affecte la qualité du film GaN. Actuellement, le substrat le plus couramment utilisé est le saphir (Al2O3). Ce type de matériau est largement utilisé en raison de sa préparation simple, de son prix bas, de sa bonne stabilité thermique et peut être utilisé pour faire croître des films de grande taille. Cependant, en raison de sa grande différence de constante de réseau et de coefficient de dilatation linéaire par rapport au nitrure de gallium, le film de nitrure de gallium préparé peut présenter des défauts tels que des fissures. D'autre part, comme le monocristal du substrat n'a pas été résolu, la densité de défauts hétéroépitaxiaux est assez élevée et la polarité du nitrure de gallium est trop grande, il est difficile d'obtenir un bon contact ohmique métal-semi-conducteur grâce à un dopage élevé, donc le processus de fabrication est plus compliqué.

Problèmes de préparation du film de nitrure de gallium

Les principales méthodes traditionnelles de préparation de films minces de GaN sont le MOCVD (dépôt organique en phase vapeur), le MBE (épitaxie par faisceau moléculaire) et le HVPE (épitaxie en phase vapeur d'hydrure). Parmi eux, la méthode MOCVD a un rendement élevé et un cycle de croissance court, ce qui convient à la production de masse, mais un recuit est nécessaire après la croissance et le film résultant peut présenter des fissures, ce qui affectera la qualité du produit ; la méthode MBE ne peut être utilisée que pour préparer une petite quantité de film GaN à la fois et ne peut pas être utilisée pour une production à grande échelle ; les cristaux de GaN générés par la méthode HVPE sont de meilleure qualité et se développent plus rapidement à des températures plus élevées, mais la réaction à haute température impose des exigences relativement élevées en matière d'équipement de production, de coûts de production et de technologie.