การเจริญเติบโตของผลึก AlN โดยวิธี PVT

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบแถบความถี่กว้างรุ่นที่สาม รวมถึงแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) มีคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน และอะคูสติกออปติกที่ดีเยี่ยม วัสดุเหล่านี้แก้ไขข้อจำกัดของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรกและรุ่นที่สอง ซึ่งช่วยพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อย่างมีนัยสำคัญ

ปัจจุบันมีการเตรียมและประยุกต์เทคโนโลยีสำหรับซิซีและ GaN ได้รับการยอมรับค่อนข้างดี ในทางตรงกันข้าม การวิจัยเกี่ยวกับ AlN เพชร และซิงค์ออกไซด์ (ZnO) ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น AlN เป็นสารกึ่งตัวนำแบนด์แกปโดยตรงที่มีพลังงานแบนด์แกป 6.2 eV มีการนำความร้อนสูง ความต้านทานไฟฟ้า ความแรงของสนามไฟฟ้าพังทลาย และเสถียรภาพทางเคมีและความร้อนที่ดีเยี่ยม ด้วยเหตุนี้ AlN จึงไม่เพียงแต่เป็นวัสดุที่สำคัญสำหรับการใช้งานกับแสงสีน้ำเงินและอัลตราไวโอเลตเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นบรรจุภัณฑ์ที่จำเป็น การแยกอิเล็กทริก และวัสดุฉนวนสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจรรวมอีกด้วย เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงและกำลังสูง

นอกจากนี้ AlN และ GaN ยังแสดงการจับคู่ทางความร้อนที่ดีและความเข้ากันได้ทางเคมี AlN มักถูกใช้เป็นซับสเตรต epitaxis ของ GaN ซึ่งสามารถลดความหนาแน่นของข้อบกพร่องในอุปกรณ์ GaN ได้อย่างมาก และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน เนื่องจากมีศักยภาพในการใช้งานที่ดี นักวิจัยทั่วโลกจึงให้ความสนใจเป็นอย่างมากกับการเตรียมผลึก AlN ขนาดใหญ่คุณภาพสูง

ปัจจุบันวิธีการเตรียมการผลึกอัลเอ็นรวมถึงวิธีการแก้ปัญหา ไนไตรเดชันโดยตรงของโลหะอะลูมิเนียม ไฮไดรด์เฟสเอพิแทกซี (HVPE) และการขนส่งไอทางกายภาพ (PVT) ในบรรดาวิธีเหล่านี้ วิธีการ PVT ได้กลายเป็นเทคโนโลยีกระแสหลักสำหรับการปลูกผลึก AlN เนื่องจากมีอัตราการเติบโตสูง (สูงถึง 500-1000 µm/h) และคุณภาพของผลึกที่เหนือกว่า โดยมีความหนาแน่นของการเคลื่อนที่น้อยกว่า 10^3 cm^-2

หลักการและกระบวนการการเติบโตของผลึก AlN โดยวิธี PVT

การเติบโตของผลึก AlN โดยวิธี PVT เสร็จสิ้นผ่านขั้นตอนการระเหิด การขนส่งเฟสก๊าซ และการตกผลึกใหม่ของผงดิบ AlN อุณหภูมิสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตสูงถึง 2300 ℃ หลักการพื้นฐานของการเติบโตของผลึก AlN โดยวิธี PVT นั้นค่อนข้างง่าย ดังที่แสดงในสูตรต่อไปนี้: 2AlN (s) =⥫⥬ 2Al (g) + N2 (g) (1)

ขั้นตอนหลักของกระบวนการเติบโตมีดังนี้: (1) การระเหิดของผงดิบ AlN; (2) การส่งส่วนประกอบเฟสก๊าซวัตถุดิบ (3) การดูดซับส่วนประกอบเฟสก๊าซบนพื้นผิวการเจริญเติบโต (4) การแพร่กระจายและนิวเคลียสของพื้นผิว (5) กระบวนการคายการดูดซึม [10] ภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐาน ผลึก AlN จะเริ่มสลายตัวอย่างช้าๆ เป็นไอ Al และไนโตรเจนที่อุณหภูมิประมาณ 1,700 °C เมื่ออุณหภูมิสูงถึง 2,200 °C ปฏิกิริยาการสลายตัวของ AlN จะรุนแรงขึ้นอย่างรวดเร็ว รูปที่ 1 เป็นเส้นโค้งที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความดันย่อยของผลิตภัณฑ์ในเฟสก๊าซ AlN และอุณหภูมิโดยรอบ พื้นที่สีเหลืองในรูปคืออุณหภูมิกระบวนการของผลึก AlN ที่เตรียมโดยวิธี PVT รูปที่ 2 เป็นแผนผังของโครงสร้างเตาหลอมการเจริญเติบโตของผลึก AlN ที่เตรียมโดยวิธี PVT

ข้อเสนอของ Semicorexโซลูชั่นเบ้าหลอมคุณภาพสูงเพื่อการเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ # +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com