Gllium Nitride (GaN) Epitaxy သည် GaN အလွှာပေါ်တွင် အဘယ်ကြောင့် မကြီးထွားသနည်း။

ကြီးထွားမှုGaN epitaxyGaN substrate သည် ဆီလီကွန်နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ပစ္စည်း၏ သာလွန်ဂုဏ်သတ္တိများ ရှိနေသော်လည်း ထူးခြားသောစိန်ခေါ်မှုကို တင်ဆက်သည်။GaN epitaxyတီးဝိုင်းကွာဟမှုအကျယ်၊ အပူစီးကူးမှုနှင့် ဆီလီကွန်အခြေခံပစ္စည်းများထက် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းပြိုကွဲခြင်းစသည့် အကျိုးကျေးဇူးများကို ပေးဆောင်သည်။ ၎င်းသည် GaN အား ပိုမိုကောင်းမွန်သော အေးမြမှု၊ စီးဆင်းမှုလျော့နည်းခြင်းနှင့် မြင့်မားသောအပူချိန်နှင့် ကြိမ်နှုန်းများအောက်တွင် စွမ်းဆောင်ရည်မြှင့်တင်ပေးသည့် ဆီမီးကွန်ဒတ်တာများ၏ တတိယမျိုးဆက်အတွက် ကျောရိုးအဖြစ် မွေးစားခြင်းကို ဖြစ်စေသည်။

GaN ကို အဓိက တတိယမျိုးဆက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ်၊ အထူးသဖြင့် ၎င်း၏ကျယ်ပြန့်စွာ အသုံးချနိုင်မှုကြောင့် တောက်ပပြီး ဆီလီကွန်နောက်တွင် အရေးကြီးဆုံးပစ္စည်းများထဲမှ တစ်ခုအဖြစ် မှတ်ယူထားသည်။ GaN ပါဝါစက်ပစ္စည်းများသည် အရေးကြီးသောလျှပ်စစ်စက်ကွင်းအား အားကောင်းမှု၊ ခုခံမှုနည်းသော၊ နှင့် ပိုမိုမြန်ဆန်သော ပြောင်းလဲမှုကြိမ်နှုန်းများကဲ့သို့သော လက်ရှိဆီလီကွန်အခြေခံစက်ပစ္စည်းများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သာလွန်သောဝိသေသလက္ခဏာများကို သရုပ်ပြသည်။

GaN semiconductor value chain တွင် substrate ပါဝင်သည်၊GaN epitaxy၊ စက်ပစ္စည်းဒီဇိုင်း နှင့် ထုတ်လုပ်ရေး ၊ အလွှာသည် အခြေခံအကျဆုံး အစိတ်အပိုင်းအဖြစ် ဆောင်ရွက်ပါသည်။ GaN သည် သဘာဝအတိုင်း ဆပ်ပြာအဖြစ် ထမ်းဆောင်ရန် အသင့်တော်ဆုံး ပစ္စည်းဖြစ်သည်။GaN epitaxyတစ်သားတည်းဖြစ်တည်နေသော ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်နှင့် ၎င်း၏ ပင်ကိုယ်သဟဇာတဖြစ်မှုကြောင့် ကြီးထွားလာခြင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ ကွာဟမှုကြောင့် ဖိစီးမှုအနည်းငယ်ကို သေချာစေပြီး၊ မျိုးကွဲကွဲပြားသော အလွှာများတွင် ပေါက်ရောက်သည့်အရာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သာလွန်ကောင်းမွန်သော epitaxial အလွှာများကို မျိုးဆက်ပွားစေသည်။ GaN ကို အလွှာအဖြစ်အသုံးပြုခြင်းဖြင့်၊ အရည်အသွေးမြင့် GaN epistemology ကို နီလာကဲ့သို့ အလွှာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက တစ်ထောင်အတွင်း ချို့ယွင်းချက်သိပ်သည်းဆကို ကိန်းဂဏန်းတစ်ခုဖြင့် လျှော့ချခြင်းဖြင့် ထုတ်လုပ်နိုင်သည်။ ၎င်းသည် LEDs များ၏ လမ်းဆုံအပူချိန်ကို သိသာထင်ရှားစွာ လျှော့ချပေးကာ ယူနစ်ဧရိယာတစ်ခုလျှင် lumens ကို ဆယ်ဆတိုးမြှင့်နိုင်စေသည်။

သို့သော်၊ GaN ကိရိယာများ၏ သမားရိုးကျ အလွှာသည် ၎င်းတို့၏ ကြီးထွားမှုနှင့် ဆက်စပ်သော အခက်အခဲကြောင့် GaN တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲများ မဟုတ်ပါ။ GaN တစ်ခုတည်းသော crystal တိုးတက်မှုသည် သမားရိုးကျ semiconductor ပစ္စည်းများထက် သိသိသာသာ နှေးကွေးသွားပါသည်။ စိန်ခေါ်မှုမှာ ရှည်လျားပြီး ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော GaN ပုံဆောင်ခဲများကို စိုက်ပျိုးခြင်းတွင် စိန်ခေါ်မှုဖြစ်သည်။ GaN ၏ ပထမဆုံး ပေါင်းစပ်မှုကို ၁၉၃၂ ခုနှစ်တွင် စတင်ခဲ့ပြီး ပစ္စည်းကြီးထွားရန်အတွက် အမိုးနီးယားနှင့် သန့်စင်သောသတ္တုဂယ်လီယမ်ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ထိုအချိန်မှစ၍ GaN တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲပစ္စည်းများကို ကျယ်ပြန့်စွာ သုတေသနပြုခဲ့ပြီးဖြစ်သော်လည်း စိန်ခေါ်မှုများ ရှိနေဆဲဖြစ်သည်။ GaN ၏ ပုံမှန်ဖိအားအောက်တွင် အရည်ပျော်နိုင်ခြင်း ၊ မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် Ga နှင့် နိုက်ထရိုဂျင် (N2) ပြိုကွဲခြင်းနှင့် 6 gigapascal (Gpa) တွင် ၎င်း၏ အရည်ပျော်မှတ် 2,300 ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်သို့ ရောက်ရှိသည့် ၎င်း၏ ဖိသိပ်မှုဖိအားသည် ရှိပြီးသား ကြီးထွားမှုဆိုင်ရာ ကိရိယာများအတွက် ခက်ခဲစေသည်။ ထိုကဲ့သို့ မြင့်မားသောဖိအားများတွင် GaN တစ်ခုတည်းသော crystals များပေါင်းစပ်ခြင်း။ ရိုးရာအရည်ပျော်မှု ကြီးထွားမှုနည်းလမ်းများကို GaN တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲကြီးထွားမှုအတွက် အသုံးမပြုနိုင်ပါ၊ ထို့ကြောင့် epitaxy အတွက် ကွဲပြားသောအလွှာများကို အသုံးပြုရန် လိုအပ်ပါသည်။ GaN-based စက်ပစ္စည်းများ၏ လက်ရှိအခြေအနေတွင်၊ ပုံမှန်အားဖြင့် ဆီလီကွန်၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက်နှင့် နီလာကဲ့သို့သော အလွှာများတွင် ကြီးထွားမှုကို ပုံမှန်အားဖြင့်၊ တစ်သားတည်းဖြစ်သော GaN အလွှာကို အသုံးပြုခြင်းထက်၊ GaN epitaxial ကိရိယာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့် တစ်သားတည်းဖြစ်တည်နေသော အလွှာတစ်ခုလိုအပ်သော အတားအဆီးများဖြစ်သည့် အပလီကေးရှင်းများပေါ်တွင် လုပ်ဆောင်သည်။ စိုက်ပျိုးကိရိယာ။

GaN epitaxy တွင် အလွှာအမျိုးအစားများစွာကို အသုံးပြုသည်-

1. နီလာ-နီလာ၊ သို့မဟုတ် α-Al2O3 သည် LEDs များအတွက် အကျယ်ပြန့်ဆုံးသော စီးပွားဖြစ်အလွှာတစ်ခုဖြစ်ပြီး LED စျေးကွက်၏ အရေးပါသောအပိုင်းများကို ဖမ်းယူထားသည်။ အထူးသဖြင့် ဆီလီကွန်ကာဗိုက်အလွှာတွင် စိုက်ပျိုးထားသကဲ့သို့ အညီအမျှ ရွေ့လျားသိပ်သည်းမှုနည်းပါးသော ရုပ်ရှင်များကို ထုတ်လုပ်ပေးသည့် GaN epitaxial ကြီးထွားမှုအခြေအနေတွင် ၎င်း၏ထူးခြားသောအားသာချက်များအတွက် ၎င်း၏အသုံးပြုမှုကို ကြွေးကြော်ထားသည်။ Sapphire ၏ထုတ်လုပ်မှုတွင် အရည်ပျော်မှု ကြီးထွားမှုပါဝင်သည်၊ စက်မှုလုပ်ငန်းသုံးအတွက် သင့်လျော်သော ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး အရည်အသွေးမြင့် တစ်ခုတည်းသော crystals များကို ထုတ်လုပ်နိုင်စေသည့် ရင့်ကျက်သောလုပ်ငန်းစဉ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့်၊ နီလာသည် LED စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် အစောဆုံးနှင့် အတွေ့ရအများဆုံး အလွှာများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်သည်။

2. ဆီလီကွန်ကာဗိုက်ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) သည် နီလာပြီးနောက် LED အလွှာအတွက် စျေးကွက်ဝေစုတွင် ဒုတိယနေရာတွင်ရှိသော စတုတ္ထမျိုးဆက် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြစ်သည်။ SiC ကို ၎င်း၏ ကွဲပြားသော ပုံဆောင်ခဲပုံစံများဖြင့် ခွဲခြားသတ်မှတ်ထားပြီး၊ အဓိကအားဖြင့် ကုဗ (3C-SiC)၊ ဆဋ္ဌဂံပုံ (4H-SiC) နှင့် တောင်တောင်ပံ (15R-SiC) ဟူ၍ သုံးမျိုးခွဲခြားထားသည်။ SiC crystals အများစုသည် 3C၊ 4H နှင့် 6H တို့ဖြစ်ပြီး 4H နှင့် 6H-SiC အမျိုးအစားများကို GaN ကိရိယာများအတွက် အလွှာအဖြစ် အသုံးပြုထားသည်။

Silicon carbide သည် LED substrate အဖြစ် အကောင်းဆုံးရွေးချယ်မှုဖြစ်သည်။ မည်သို့ပင်ဆိုစေကာမူ၊ အရည်အသွေးမြင့်ပြီး အရွယ်အစားကြီးမားသော SiC တစ်ခုတည်းသော crystals များ၏ထုတ်လုပ်မှုသည် စိန်ခေါ်မှုကျန်ရှိနေဆဲဖြစ်ပြီး၊ ပစ္စည်း၏အလွှာဖွဲ့စည်းပုံသည် ၎င်း၏စက်ပိုင်းဆိုင်ရာသမာဓိကိုထိခိုက်စေပြီး epitaxial အလွှာအရည်အသွေးကိုထိခိုက်စေသည့် မျက်နှာပြင်ချို့ယွင်းချက်များကို မိတ်ဆက်နိုင်ခြေရှိသည့် ပစ္စည်း၏အလွှာလွှာသည် ကွဲအက်သွားစေသည်။ ပုံဆောင်ခဲ SiC အလွှာတစ်ခု၏ ကုန်ကျစရိတ်သည် အရွယ်အစားတူ နီလာအလွှာ၏ အဆများစွာရှိပြီး ၎င်း၏ ပရီမီယံစျေးနှုန်းကြောင့် ၎င်း၏ ကျယ်ပြန့်သော အပလီကေးရှင်းကို ကန့်သတ်ထားသည်။

Semicorex  850V စွမ်းအားမြင့် GaN-on-Si Epi Wafer

3. တစ်ခုတည်းသော Crystal Siliconဆီလီကွန်သည် အလွန်အသုံးအများဆုံးနှင့် စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် ထူထောင်ထားသော တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းပစ္စည်းဖြစ်ပြီး GaN epitaxial အလွှာများထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ခိုင်မာသောအခြေခံအုတ်မြစ်ကို ထောက်ပံ့ပေးသည်။ အဆင့်မြင့် တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲဆီလီကွန် ကြီးထွားမှုနည်းပညာများ ရရှိနိုင်ခြင်းကြောင့် အရည်အသွေးမြင့် 6 မှ 12 လက်မအလွှာများ၏ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုကို သေချာစေသည်။ ၎င်းသည် LEDs များ၏ကုန်ကျစရိတ်ကို သိသာထင်ရှားစွာလျှော့ချပေးပြီး LED ချစ်ပ်များနှင့် ပေါင်းစပ်ဆားကစ်များကို တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲဆီလီကွန်အလွှာများကိုအသုံးပြုခြင်းဖြင့် အသေးစားအငွေ့ပျံခြင်းတွင် တိုးတက်မှုကို မောင်းနှင်စေသည်။ ထို့အပြင်၊ လက်ရှိအသုံးအများဆုံး LED အလွှာဖြစ်သည့် နီလာနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ဆီလီကွန်အခြေခံ စက်ပစ္စည်းများသည် အပူစီးကူးမှု၊ လျှပ်စစ်စီးကူးမှု၊ ဒေါင်လိုက်ဖွဲ့စည်းပုံများကို ဖန်တီးနိုင်မှုနှင့် စွမ်းအားမြင့် LED ထုတ်လုပ်မှုအတွက် ပိုမိုကောင်းမွန်သော အားသာချက်များကို ပေးဆောင်သည်။**