Vanskeligheter med å forberede GaN

Som tredjegenerasjons halvledermateriale sammenlignes ofte Gallium Nitride medSilisiumkarbid. Galliumnitrid demonstrerer fortsatt sin overlegenhet med sitt store båndgap, høye nedbrytningsspenning, høye termiske ledningsevne, høye mettede elektrondriftshastighet og sterke strålingsmotstand. Men det er ubestridelig at galliumnitrid, i likhet med silisiumkarbid, også har forskjellige tekniske vanskeligheter.

Substratmaterialproblem

Graden av samsvar mellom underlaget og filmgitteret påvirker kvaliteten på GaN-filmen. For tiden er det mest brukte substratet safir (Al2O3). Denne typen materiale er mye brukt på grunn av sin enkle forberedelse, lave pris, gode termiske stabilitet, og kan brukes til å dyrke store filmer. På grunn av den store forskjellen i gitterkonstant og lineær ekspansjonskoeffisient fra galliumnitrid, kan imidlertid den preparerte galliumnitridfilmen ha defekter som sprekker. På den annen side, siden substratet enkrystall ikke er løst, den heteropitaksiale defekttettheten er ganske høy, og polariteten til galliumnitrid er for stor, er det vanskelig å oppnå en god metall-halvleder ohmsk kontakt gjennom høy doping, så prosessen produksjon er mer komplisert.

Problemer med fremstilling av galliumnitridfilm

De viktigste tradisjonelle metodene for fremstilling av GaN-tynne filmer er MOCVD (metallorganisk dampavsetning), MBE (molekylærstråleepitaksi) og HVPE (hydriddampfaseepitaksi). Blant dem har MOCVD-metoden en stor produksjon og en kort vekstsyklus, som er egnet for masseproduksjon, men utglødning er nødvendig etter vekst, og den resulterende filmen kan ha sprekker, noe som vil påvirke kvaliteten på produktet; MBE-metoden kan bare brukes til å forberede en liten mengde GaN-film om gangen og kan ikke brukes til storskala produksjon; GaN-krystallene generert av HVPE-metoden er av bedre kvalitet og vokser raskere ved høyere temperaturer, men høytemperaturreaksjonen har relativt høye krav til produksjonsutstyr, produksjonskostnader og teknologi.