GaN तैयारी में कठिनाइयाँ

तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थ के रूप में, गैलियम नाइट्राइड की तुलना अक्सर की जाती हैसिलिकन कार्बाइड. गैलियम नाइट्राइड अभी भी अपने बड़े बैंडगैप, उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज, उच्च तापीय चालकता, उच्च संतृप्त इलेक्ट्रॉन बहाव वेग और मजबूत विकिरण प्रतिरोध के साथ अपनी श्रेष्ठता प्रदर्शित करता है। लेकिन यह निर्विवाद है कि सिलिकॉन कार्बाइड की तरह गैलियम नाइट्राइड में भी कई तकनीकी कठिनाइयाँ हैं।

सब्सट्रेट सामग्री की समस्या

सब्सट्रेट और फिल्म जाली के बीच मिलान की डिग्री GaN फिल्म की गुणवत्ता को प्रभावित करती है। वर्तमान में, सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला सब्सट्रेट नीलम (Al2O3) है। इस प्रकार की सामग्री का उपयोग इसकी सरल तैयारी, कम कीमत, अच्छी तापीय स्थिरता के कारण व्यापक रूप से किया जाता है और इसका उपयोग बड़े आकार की फिल्मों को विकसित करने के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, गैलियम नाइट्राइड से जाली स्थिरांक और रैखिक विस्तार गुणांक में इसके बड़े अंतर के कारण, तैयार गैलियम नाइट्राइड फिल्म में दरारें जैसे दोष हो सकते हैं। दूसरी ओर, चूंकि सब्सट्रेट सिंगल क्रिस्टल को हल नहीं किया गया है, हेटेरोएपिटैक्सियल दोष घनत्व काफी अधिक है, और गैलियम नाइट्राइड की ध्रुवता बहुत बड़ी है, उच्च डोपिंग के माध्यम से एक अच्छा धातु-अर्धचालक ओमिक संपर्क प्राप्त करना मुश्किल है, इसलिए विनिर्माण प्रक्रिया अधिक जटिल है।

गैलियम नाइट्राइड फिल्म तैयारी की समस्याएं

GaN पतली फिल्में तैयार करने की मुख्य पारंपरिक विधियाँ MOCVD (धातु कार्बनिक वाष्प जमाव), MBE (आण्विक किरण एपिटैक्सी) और HVPE (हाइड्राइड वाष्प चरण एपिटैक्सी) हैं। उनमें से, MOCVD विधि में एक बड़ा आउटपुट और एक छोटा विकास चक्र है, जो बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है, लेकिन विकास के बाद एनीलिंग की आवश्यकता होती है, और परिणामी फिल्म में दरारें हो सकती हैं, जो उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करेगी; एमबीई विधि का उपयोग एक समय में केवल थोड़ी मात्रा में GaN फिल्म तैयार करने के लिए किया जा सकता है और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है; एचवीपीई विधि द्वारा उत्पन्न GaN क्रिस्टल बेहतर गुणवत्ता वाले होते हैं और उच्च तापमान पर तेजी से बढ़ते हैं, लेकिन उच्च तापमान प्रतिक्रिया के लिए उत्पादन उपकरण, उत्पादन लागत और प्रौद्योगिकी की अपेक्षाकृत उच्च आवश्यकताएं होती हैं।