GaN क्रिस्टल ग्रोथ की विधि

बड़े आकार के GaN सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट का उत्पादन करते समय, HVPE वर्तमान में व्यावसायीकरण के लिए सबसे अच्छा विकल्प है। हालाँकि, विकसित GaN की पिछली वाहक सांद्रता को सटीक रूप से नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। एमओसीवीडी वर्तमान में सबसे परिपक्व विकास पद्धति है, लेकिन इसे महंगे कच्चे माल जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। बढ़ने की अमोनोथर्मल विधिगण मनस्थिर और संतुलित विकास और उच्च क्रिस्टल गुणवत्ता प्रदान करता है, लेकिन बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक विकास के लिए इसकी विकास दर बहुत धीमी है। विलायक विधि न्यूक्लियेशन प्रक्रिया को सटीक रूप से नियंत्रित नहीं कर सकती है, लेकिन इसमें कम अव्यवस्था घनत्व और भविष्य के विकास की काफी संभावनाएं हैं। अन्य विधियाँ, जैसे परमाणु परत जमाव और मैग्नेट्रोन स्पटरिंग, भी अपने फायदे और नुकसान के साथ आती हैं।

एचवीपीई विधि

एचवीपीई को हाइड्राइड वेपर फेज़ एपिटैक्सी कहा जाता है। इसमें तेज विकास दर और बड़े आकार के क्रिस्टल के फायदे हैं। यह न केवल वर्तमान प्रक्रिया में सबसे परिपक्व प्रौद्योगिकियों में से एक है, बल्कि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कराने का मुख्य तरीका भी हैगण मन एकल क्रिस्टल सबस्ट्रेट्स. 1992 में, डेचप्रोम एट अल। GaN पतली फिल्मों (400 एनएम) को विकसित करने के लिए पहली बार HVPE का उपयोग किया गया, और HVPE विधि ने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है।

सबसे पहले, स्रोत क्षेत्र में, एचसीएल गैस गैलियम स्रोत (GaCl3) उत्पन्न करने के लिए तरल Ga के साथ प्रतिक्रिया करती है, और उत्पाद को N2 और H2 के साथ जमाव क्षेत्र में ले जाया जाता है। जमाव क्षेत्र में, Ga स्रोत और N स्रोत (गैसीय NH3) तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने पर GaN (ठोस) उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं। आम तौर पर, GaN की वृद्धि दर को प्रभावित करने वाले कारक HCl गैस और NH3 हैं। आजकल, स्थिर विकास का उद्देश्यगण मनएचवीपीई उपकरणों में सुधार और अनुकूलन तथा विकास स्थितियों में सुधार करके इसे प्राप्त किया जा सकता है।

एचवीपीई विधि परिपक्व है और इसकी विकास दर तेज है, लेकिन इसमें विकसित क्रिस्टल की कम गुणवत्ता वाली उपज और खराब उत्पाद स्थिरता के नुकसान हैं। तकनीकी कारणों से, बाज़ार में कंपनियाँ आम तौर पर हेटेरोएपिटैक्सियल विकास को अपनाती हैं। हेटेरोएपिटैक्सियल वृद्धि आम तौर पर नीलम या सी पर वृद्धि के बाद थर्मल अपघटन, लेजर लिफ्ट-ऑफ, या रासायनिक नक़्क़ाशी जैसी पृथक्करण तकनीक का उपयोग करके GaN को एक क्रिस्टल सब्सट्रेट में अलग करके की जाती है।

एमओसीवीडी विधि

एमओसीवीडी को धातु कार्बनिक यौगिक वाष्प जमाव कहा जाता है। इसमें स्थिर विकास दर और अच्छी विकास गुणवत्ता के फायदे हैं, जो बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है। यह वर्तमान में सबसे परिपक्व तकनीक है और उत्पादन में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीकों में से एक बन गई है। MOCVD को पहली बार 1960 के दशक में मैनसेविट विद्वानों द्वारा प्रस्तावित किया गया था। 1980 के दशक में, प्रौद्योगिकी परिपक्व और परिपूर्ण हो गई।

की वृद्धिगण मनएमओसीवीडी में एकल क्रिस्टल सामग्री मुख्य रूप से गैलियम स्रोत के रूप में ट्राइमिथाइलगैलियम (टीएमजीए) या ट्राइथाइलगैलियम (टीईजीए) का उपयोग करती है। दोनों कमरे के तापमान पर तरल हैं। पिघलने बिंदु जैसे कारकों को ध्यान में रखते हुए, अधिकांश मौजूदा बाजार गैलियम स्रोत के रूप में टीएमजीए, प्रतिक्रिया गैस के रूप में एनएच 3 और वाहक गैस के रूप में उच्च शुद्धता एन 2 का उपयोग करते हैं। उच्च तापमान (600~1300 ℃) स्थितियों के तहत, नीलम सब्सट्रेट पर पतली परत GaN सफलतापूर्वक तैयार किया जाता है।

बढ़ने के लिए MOCVD विधिगण मनइसमें उत्कृष्ट उत्पाद गुणवत्ता, कम विकास चक्र और उच्च उपज है, लेकिन इसमें महंगे कच्चे माल के नुकसान और प्रतिक्रिया प्रक्रिया के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता है।