GaN Crystal Growth ၏နည်းလမ်း

အရွယ်အစားကြီးမားသော GaN တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာများကို ထုတ်လုပ်သည့်အခါ၊ HVPE သည် လက်ရှိတွင် ကုန်သွယ်မှုအတွက် အကောင်းဆုံးရွေးချယ်မှုဖြစ်သည်။ သို့ရာတွင်၊ စိုက်ပျိုးထားသော GaN ၏ နောက်ကျောကယ်ရီယာအာရုံစူးစိုက်မှုကို တိကျစွာထိန်းချုပ်၍မရပါ။ MOCVD သည် လက်ရှိတွင် အရင့်ကျက်ဆုံးသော ကြီးထွားမှုနည်းလမ်းဖြစ်သော်လည်း စျေးကြီးသောကုန်ကြမ်းများကဲ့သို့သော စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်။ ကြီးထွားမှုအတွက် ammonothermal နည်းလမ်းGaNတည်ငြိမ်ပြီး ဟန်ချက်ညီသော တိုးတက်မှုနှင့် မြင့်မားသော ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို ပံ့ပိုးပေးသော်လည်း ၎င်း၏ ကြီးထွားနှုန်းသည် ကြီးမားသော စီးပွားဖြစ် တိုးတက်မှုအတွက် နှေးကွေးလွန်းပါသည်။ ပျော်ဝင်သည့်နည်းလမ်းသည် နျူကလိယဖြစ်စဉ်ကို အတိအကျမထိန်းချုပ်နိုင်သော်လည်း ၎င်းတွင် dislocation သိပ်သည်းဆနည်းပါးပြီး အနာဂတ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် အလားအလာကောင်းများရှိသည်။ အက်တမ်အလွှာကို စုဆောင်းခြင်းနှင့် magnetron sputtering ကဲ့သို့သော အခြားနည်းလမ်းများသည်လည်း ၎င်းတို့၏ အားသာချက်များနှင့် အားနည်းချက်များ ပါရှိသည်။

HVPE နည်းလမ်း

HVPE ကို Hydride Vapor Phase Epitaxy ဟုခေါ်သည်။ ၎င်းတွင် ကြီးထွားနှုန်း မြန်ဆန်ခြင်းနှင့် အရွယ်အစားကြီးမားသော crystals များ၏ အားသာချက်များရှိသည်။ ၎င်းသည် လက်ရှိလုပ်ငန်းစဉ်တွင် ရင့်ကျက်မှုအရှိဆုံးနည်းပညာများထဲမှတစ်ခုသာမက စီးပွားဖြစ်ပံ့ပိုးပေးရန်အတွက် အဓိကနည်းလမ်းလည်းဖြစ်သည်။GaN တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲအလွှာ. 1992 ခုနှစ်တွင် Detchprohm et al. GaN ပါးလွှာသောရုပ်ရှင်များ (400 nm) ကိုကြီးထွားရန် HVPE ကိုပထမဆုံးအသုံးပြုခဲ့ပြီး HVPE နည်းလမ်းသည် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အာရုံစိုက်မှုရရှိခဲ့သည်။

ပထမဦးစွာ၊ အရင်းအမြစ်ဧရိယာတွင်၊ HCl ဓာတ်ငွေ့သည် ဂယ်လီယမ်ရင်းမြစ် (GaCl3) ကိုထုတ်လုပ်ရန် အရည် Ga နှင့် ဓာတ်ပြုပြီး ထုတ်ကုန်ကို N2 နှင့် H2 တို့နှင့်အတူ အစစ်ခံဧရိယာသို့ ပို့ဆောင်သည်။ အစစ်ခံဧရိယာတွင် Gas source နှင့် N အရင်းအမြစ် (gaseous NH3) သည် အပူချိန် 1000°C ရောက်သောအခါ GaN (အစိုင်အခဲ) ကို ထုတ်ပေးသည်။ ယေဘူယျအားဖြင့် GaN ၏ကြီးထွားနှုန်းကိုထိခိုက်စေသောအချက်များမှာ HCl ဓာတ်ငွေ့နှင့် NH3 တို့ဖြစ်သည်။ ယခုခေတ်တွင် တည်ငြိမ်သော တိုးတက်မှု၏ ရည်ရွယ်ချက်၊GaNHVPE စက်ကိရိယာများကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် နှင့် ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် ပြုပြင်ခြင်းနှင့် တိုးတက်မှု အခြေအနေများကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေခြင်းဖြင့် ရရှိနိုင်ပါသည်။

HVPE နည်းလမ်းသည် ရင့်ကျက်ပြီး ကြီးထွားနှုန်း မြန်ဆန်သော်လည်း စိုက်ပျိုးထားသော ပုံဆောင်ခဲများ၏ အရည်အသွေးနိမ့်သော အထွက်နှုန်းနှင့် ထုတ်ကုန်များ၏ လိုက်လျောညီထွေမှု ညံ့ဖျင်းခြင်း၏ အားနည်းချက်များရှိသည်။ နည်းပညာဆိုင်ရာ အကြောင်းပြချက်များကြောင့် စျေးကွက်ရှိကုမ္ပဏီများသည် ယေဘုယျအားဖြင့် heteroepitaxial တိုးတက်မှုကို လက်ခံကျင့်သုံးကြသည်။ Heteroepitaxial ကြီးထွားမှုကို ယေဘုယျအားဖြင့် GaN ကို ခွဲထွက်ခြင်းနည်းပညာဖြစ်သည့် အပူပြိုကွဲခြင်း၊ လေဆာဖယ်ရှားခြင်း သို့မဟုတ် နီလာ သို့မဟုတ် Si တွင် ကြီးထွားပြီးနောက် ဓာတုဗေဒ etching ကဲ့သို့သော ခွဲထုတ်ခြင်းနည်းပညာကို အသုံးပြု၍ တစ်ခုတည်းသောပုံဆောင်ခဲအလွှာအဖြစ် ခွဲခြားခြင်းဖြင့် လုပ်ဆောင်သည်။

MOCVD နည်းလမ်း

MOCVD ကို သတ္တုအော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းအငွေ့ အစစ်ခံခြင်းဟုခေါ်သည်။ ၎င်းတွင် တည်ငြိမ်သော ကြီးထွားနှုန်းနှင့် ကောင်းမွန်သော ကြီးထွားမှု အရည်အသွေး၏ အားသာချက်များရှိပြီး အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုအတွက် သင့်လျော်သည်။ ၎င်းသည် လက်ရှိတွင် အရင့်ကျက်ဆုံးနည်းပညာဖြစ်ပြီး ထုတ်လုပ်မှုတွင် အသုံးအများဆုံးနည်းပညာများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်လာခဲ့သည်။ MOCVD ကို 1960 ခုနှစ်များတွင် Mannacevit ပညာရှင်များမှပထမဆုံးအဆိုပြုခဲ့သည်။ 1980 ခုနှစ်များတွင် နည်းပညာသည် ရင့်ကျက်ပြီး ပြီးပြည့်စုံလာသည်။

ကြီးထွားမှုGaNMOCVD ရှိ တစ်ခုတည်းသော ပုံဆောင်ခဲပစ္စည်းများသည် ဂယ်လီယမ်အရင်းအမြစ်အဖြစ် trimethylgallium (TMGa) သို့မဟုတ် triethylgallium (TEGa) ကို အဓိကအသုံးပြုသည်။ နှစ်မျိုးလုံးသည် အခန်းအပူချိန်တွင် အရည်ဖြစ်သည်။ အရည်ပျော်မှတ် စသည့်အချက်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားရာတွင် လက်ရှိစျေးကွက်အများစုသည် ဂါလီယမ်အရင်းအမြစ်အဖြစ် TMGa၊ NH3 ကို တုံ့ပြန်ဓာတ်ငွေ့အဖြစ်၊ နှင့် အရည်အသွေးမြင့် N2 ကို သယ်ဆောင်သည့်ဓာတ်ငွေ့အဖြစ် အသုံးပြုသည်။ မြင့်မားသောအပူချိန် (600 ~ 1300 ℃) အခြေအနေအောက်တွင်၊ ပါးလွှာသော GaN အလွှာကို နီလာအလွှာများတွင် အောင်မြင်စွာပြင်ဆင်ထားသည်။

ကြီးထွားမှုအတွက် MOCVD နည်းလမ်းGaNကောင်းမွန်သောထုတ်ကုန်အရည်အသွေး၊ တိုတောင်းသောကြီးထွားလည်ပတ်မှုနှင့်အထွက်နှုန်းမြင့်မားသော်လည်း၎င်းတွင်စျေးကြီးသောကုန်ကြမ်းများနှင့်တုံ့ပြန်မှုလုပ်ငန်းစဉ်ကိုတိကျသောထိန်းချုပ်မှုလိုအပ်သောအားနည်းချက်များရှိသည်။