Trudności w przygotowaniu GaN

Jako materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji, azotek galu jest często porównywanyWęglik krzemu. Azotek galu nadal wykazuje swoją wyższość dzięki dużemu pasmowi wzbronionemu, wysokiemu napięciu przebicia, wysokiej przewodności cieplnej, dużej prędkości dryfu elektronów w stanie nasycenia i dużej odporności na promieniowanie. Nie można jednak zaprzeczyć, że podobnie jak węglik krzemu, azotek galu również stwarza różne problemy techniczne.

Problem z materiałem podłoża

Stopień dopasowania podłoża do siatki folii wpływa na jakość folii GaN. Obecnie najczęściej stosowanym podłożem jest szafir (Al2O3). Ten rodzaj materiału jest szeroko stosowany ze względu na proste przygotowanie, niską cenę, dobrą stabilność termiczną i może być stosowany do uprawy folii wielkoformatowych. Jednakże, ze względu na dużą różnicę w stałej sieci i współczynniku rozszerzalności liniowej względem azotku galu, przygotowana folia azotku galu może wykazywać defekty, takie jak pęknięcia. Z drugiej strony, ponieważ monokryształ podłoża nie został rozwiązany, gęstość defektów heteroepitaksjalnych jest dość wysoka, a polarność azotku galu jest zbyt duża, trudno jest uzyskać dobry kontakt omowy metal-półprzewodnik poprzez wysokie domieszkowanie, więc produkcja procesowa jest bardziej skomplikowana.

Problemy z przygotowaniem warstwy azotku galu

Głównymi tradycyjnymi metodami wytwarzania cienkich warstw GaN są MOCVD (osadzanie z fazy gazowej metali organicznych), MBE (epitaksja z wiązek molekularnych) i HVPE (epitaksja z fazy gazowej wodorków). Wśród nich metoda MOCVD ma dużą wydajność i krótki cykl wzrostu, co jest odpowiednie do produkcji masowej, ale po wzroście wymagane jest wyżarzanie, a powstała folia może mieć pęknięcia, co wpłynie na jakość produktu; metodą MBE można jednorazowo przygotować jedynie niewielką ilość folii GaN i nie można jej stosować do produkcji na dużą skalę; kryształy GaN generowane metodą HVPE są lepszej jakości i rosną szybciej w wyższych temperaturach, jednak reakcja wysokotemperaturowa ma stosunkowo wysokie wymagania dotyczące sprzętu produkcyjnego, kosztów produkcji i technologii.