Gllium Nitride (GaN) Epitaxy ஏன் GaN அடி மூலக்கூறில் வளரவில்லை?

இன் வளர்ச்சிGaN எபிடாக்ஸிசிலிக்கானுடன் ஒப்பிடும் போது, ​​பொருளின் உயர்ந்த பண்புகள் இருந்தாலும், GaN அடி மூலக்கூறு ஒரு தனித்துவமான சவாலை அளிக்கிறது.GaN எபிடாக்ஸிசிலிக்கான் அடிப்படையிலான பொருட்களின் மீது பேண்ட் இடைவெளி அகலம், வெப்ப கடத்துத்திறன் மற்றும் முறிவு மின்சார புலம் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளை வழங்குகிறது. இது மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திகளுக்கு முதுகெலும்பாக GaN ஐ ஏற்றுக்கொள்கிறது, இது மேம்பட்ட குளிரூட்டல், குறைந்த கடத்தல் இழப்பு மற்றும் அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அதிர்வெண்களின் கீழ் மேம்பட்ட செயல்திறனை வழங்குகிறது, இது ஃபோட்டானிக் மற்றும் மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக் தொழில்களுக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மற்றும் முக்கியமான முன்னேற்றம்.

GaN, முதன்மை மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருளாக, குறிப்பாக அதன் பரவலான பொருந்தக்கூடிய தன்மை காரணமாக பிரகாசிக்கிறது மற்றும் சிலிக்கானைத் தொடர்ந்து மிக முக்கியமான பொருட்களில் ஒன்றாகக் கருதப்படுகிறது. GaN சக்தி சாதனங்கள் தற்போதைய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சாதனங்களுடன் ஒப்பிடும்போது உயர்ந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன, அதிக முக்கியமான மின்சார புல வலிமை, குறைந்த ஆன்-எதிர்ப்பு மற்றும் வேகமான மாறுதல் அதிர்வெண்கள் போன்றவை, மேம்பட்ட கணினி செயல்திறன் மற்றும் அதிக செயல்பாட்டு வெப்பநிலையில் செயல்திறனுக்கு வழிவகுக்கும்.

GaN குறைக்கடத்தி மதிப்பு சங்கிலியில், அடி மூலக்கூறு அடங்கும்,GaN எபிடாக்ஸி, சாதன வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி, அடி மூலக்கூறு அடிப்படைக் கூறுகளாக செயல்படுகிறது. GaN இயற்கையாகவே அடி மூலக்கூறாகப் பணியாற்றுவதற்கு மிகவும் பொருத்தமான பொருளாகும்GaN எபிடாக்ஸிஒரே மாதிரியான வளர்ச்சி செயல்முறையுடன் அதன் உள்ளார்ந்த இணக்கத்தன்மை காரணமாக வளர்க்கப்படுகிறது. இது பொருள் பண்புகளில் உள்ள ஏற்றத்தாழ்வுகள் காரணமாக குறைந்த அளவு மன அழுத்தத்தை உறுதி செய்கிறது, இதன் விளைவாக பன்முகத்தன்மை கொண்ட அடி மூலக்கூறுகளில் வளர்க்கப்படுவதை விட உயர்ந்த தரத்தில் எபிடாக்சியல் அடுக்குகள் உருவாகின்றன. GaN ஐ அடி மூலக்கூறாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், சபையர் போன்ற அடி மூலக்கூறுகளுடன் ஒப்பிடும்போது உள்நாட்டில் குறைபாடு அடர்த்தியை ஆயிரம் மடங்கு குறைப்பதன் மூலம் உயர்தர GaN அறிவியலை உருவாக்க முடியும். இது LED களின் சந்திப்பு வெப்பநிலையில் குறிப்பிடத்தக்க குறைப்புக்கு பங்களிக்கிறது மற்றும் ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு லுமன்களில் பத்து மடங்கு மேம்பாட்டை செயல்படுத்துகிறது.

இருப்பினும், GaN சாதனங்களின் வழக்கமான அடி மூலக்கூறு அவற்றின் வளர்ச்சியுடன் தொடர்புடைய சிரமம் காரணமாக GaN ஒற்றை படிகங்கள் அல்ல. GaN ஒற்றை படிக வளர்ச்சியின் முன்னேற்றம் வழக்கமான குறைக்கடத்தி பொருட்களை விட கணிசமாக மெதுவாக முன்னேறியுள்ளது. நீளமான மற்றும் செலவு குறைந்த GaN படிகங்களை வளர்ப்பதில் சவால் உள்ளது. GaN இன் முதல் தொகுப்பு 1932 இல் நிகழ்ந்தது, அம்மோனியா மற்றும் தூய உலோக காலியம் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி பொருள் வளர்க்கப்பட்டது. அப்போதிருந்து, GaN ஒற்றை படிகப் பொருட்களில் விரிவான ஆராய்ச்சி தொடரப்பட்டது, இருப்பினும் சவால்கள் உள்ளன. சாதாரண அழுத்தத்தில் GaN உருக இயலாமை, உயர்ந்த வெப்பநிலையில் Ga மற்றும் நைட்ரஜன் (N2) ஆக சிதைவது மற்றும் 2,300 டிகிரி செல்சியஸ் உருகுநிலையில் 6 ஜிகாபாஸ்கலை (GPa) அடையும் அதன் டிகம்பரஷ்ஷன் அழுத்தம் ஆகியவை தற்போதுள்ள வளர்ச்சி உபகரணங்களுக்கு இடமளிப்பதை கடினமாக்குகின்றன. இத்தகைய உயர் அழுத்தங்களில் GaN ஒற்றை படிகங்களின் தொகுப்பு. GaN ஒற்றை படிக வளர்ச்சிக்கு பாரம்பரிய உருகும் வளர்ச்சி முறைகளைப் பயன்படுத்த முடியாது, இதனால் எபிடாக்சிக்கு பன்முக மூலக்கூறுகளின் பயன்பாடு தேவைப்படுகிறது. GaN அடிப்படையிலான சாதனங்களின் தற்போதைய நிலையில், வளர்ச்சியானது பொதுவாக சிலிக்கான், சிலிக்கான் கார்பைடு மற்றும் சபையர் போன்ற அடி மூலக்கூறுகளில் செய்யப்படுகிறது, மாறாக ஒரே மாதிரியான GaN அடி மூலக்கூறைப் பயன்படுத்தாமல், GaN எபிடாக்சியல் சாதனங்களின் வளர்ச்சியைத் தடுக்கிறது மற்றும் ஒரே மாதிரியான அடி மூலக்கூறு தேவைப்படும் பயன்பாடுகளைத் தடுக்கிறது- வளர்ந்த சாதனம்.

GaN எபிடாக்ஸியில் பல வகையான அடி மூலக்கூறுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

1. நீலமணி:சபையர், அல்லது α-Al2O3, LED களுக்கான மிகவும் பரவலான வணிக அடி மூலக்கூறு ஆகும், இது LED சந்தையின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியைக் கைப்பற்றுகிறது. அதன் பயன்பாடு அதன் தனித்துவமான நன்மைகளுக்காக அறிவிக்கப்பட்டது, குறிப்பாக GaN எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியின் பின்னணியில், இது சிலிக்கான் கார்பைடு அடி மூலக்கூறுகளில் வளர்க்கப்படுவதைப் போலவே குறைந்த இடப்பெயர்வு அடர்த்தி கொண்ட திரைப்படங்களை உருவாக்குகிறது. சபையரின் உற்பத்தியானது உருகு வளர்ச்சியை உள்ளடக்கியது, இது ஒரு முதிர்ந்த செயல்முறையாகும், இது தொழில்துறை பயன்பாட்டிற்கு ஏற்றது, குறைந்த செலவில் மற்றும் பெரிய அளவுகளில் உயர்தர ஒற்றை படிகங்களை உற்பத்தி செய்ய உதவுகிறது. இதன் விளைவாக, சபையர் எல்.ஈ.டி தொழிற்துறையின் ஆரம்ப மற்றும் மிகவும் பொதுவான அடி மூலக்கூறுகளில் ஒன்றாகும்.

2. சிலிக்கான் கார்பைடு:சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) என்பது நான்காவது தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருளாகும், இது சபையரைத் தொடர்ந்து LED அடி மூலக்கூறுகளுக்கான சந்தைப் பங்கில் இரண்டாவது இடத்தில் உள்ளது. SiC அதன் மாறுபட்ட படிக வடிவங்களால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, முதன்மையாக மூன்று பிரிவுகளாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது: கன (3C-SiC), அறுகோண (4H-SiC) மற்றும் ரோம்போஹெட்ரல் (15R-SiC). பெரும்பாலான SiC படிகங்கள் 3C, 4H மற்றும் 6H ஆகும், 4H மற்றும் 6H-SiC வகைகள் GaN சாதனங்களுக்கு அடி மூலக்கூறுகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

சிலிக்கான் கார்பைடு ஒரு LED அடி மூலக்கூறு என ஒரு சிறந்த தேர்வாகும். ஆயினும்கூட, உயர்தர, கணிசமான SiC ஒற்றை படிகங்களின் உற்பத்தி சவாலாகவே உள்ளது, மேலும் பொருளின் அடுக்கு அமைப்பு பிளவுகளுக்கு ஆளாகிறது, இது அதன் இயந்திர ஒருமைப்பாட்டை பாதிக்கிறது, மேற்பரப்பு குறைபாடுகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது. ஒரு படிக SiC அடி மூலக்கூறின் விலை, அதே அளவுள்ள சபையர் அடி மூலக்கூறை விட ஏறக்குறைய பல மடங்கு அதிகமாகும், அதன் பிரீமியம் விலை நிர்ணயம் காரணமாக அதன் பரவலான பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.

Semicorex  850V உயர் பவர் GaN-on-Si எபி வேஃபர்

3. ஒற்றை கிரிஸ்டல் சிலிக்கான்:சிலிக்கான், மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் மற்றும் தொழில்துறையில் நிறுவப்பட்ட குறைக்கடத்தி பொருள், GaN எபிடாக்சியல் அடி மூலக்கூறுகளின் உற்பத்திக்கு உறுதியான அடித்தளத்தை வழங்குகிறது. மேம்பட்ட ஒற்றை கிரிஸ்டல் சிலிக்கான் வளர்ச்சி நுட்பங்களின் கிடைக்கும் தன்மை, உயர்தர, 6 முதல் 12 அங்குல அடி மூலக்கூறுகளின் செலவு குறைந்த, பெரிய அளவிலான உற்பத்தியை உறுதி செய்கிறது. இது எல்இடிகளின் விலையை கணிசமாகக் குறைக்கிறது மற்றும் சிங்கிள் கிரிஸ்டல் சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் எல்இடி சில்லுகள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளை ஒருங்கிணைக்க வழி வகுக்கிறது. மேலும், தற்போது மிகவும் பொதுவான எல்.ஈ.டி அடி மூலக்கூறான சபையருடன் ஒப்பிடும்போது, ​​சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சாதனங்கள் வெப்ப கடத்துத்திறன், மின் கடத்துத்திறன், செங்குத்து கட்டமைப்புகளை உருவாக்கும் திறன் மற்றும் அதிக சக்தி கொண்ட எல்.ஈ.டி உற்பத்திக்கு சிறந்த பொருத்தம் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் நன்மைகளை வழங்குகின்றன.**