Ган негізіндегі төмен температуралы эпитакси технологиясы

1. Ганалық материалдардың маңыздылығы

Ган негізінде жартылай өткізгіш материалдар кеңінен қолданылатын оптоэлектрондық құрылғыларды, электронды құрылғылар мен радиожиілік микротолқынды құрылғыларды дайындауда кеңінен қолданылады, олар үлкен диапазон сипаттамалары, жоғары деңгейдегі күш және жоғары жылу өткізгіштік. Бұл құрылғылар жартылай өткізгіш жарықтандыру, қатты күйде ультрадыбыстық жарық көздері, күн фотоэлектрлік, лазерлік дисплей, мобильді байланыс, қуат көздері, жаңа энергетикалық көліктер, смарт-торлар және т.б., технологиялар мен нарық пайда болады.

Дәстүрлі эпитакси технологиясының шектеулері

Ғаналық материалдар үшін дәстүрлі эпитаксиалды өсудің дәстүрлі технологияларыMocvdжінеМассӘдетте, әдетте, әйнек пен пластмассалық, мысалы, әйнек және пластмассалар сияқты аморфты субстраларға қолданылмайды, өйткені бұл материалдар жоғары өсу температурасына төтеп бере алмайды. Мысалы, жиі қолданылатын жүзім әйнегі 600 ° C-тан асатын жағдайда жұмсартады. Төмен температураға сұранысЭпитакси технологиясы: Төмен құны мен икемді оптоэлектрондық (электронды) құрылғыларға сұраныстың артуымен, эпитаксиалды жабдыққа сұраныс бар, ол жоғары температурада реакция предурсорларын бұзу үшін сыртқы электр өрісінің энергиясын пайдаланады. Бұл технология төмен температурада жүргізіле алады, аморфты субстраттардың сипаттамаларына бейімделуі және арзан және икемді (OptoEleCtronic) құрылғыларын дайындауға мүмкіндік береді.

2. Ганалық материалдардың кристалды құрылымы

Кристалл құрылым түрі

Ганалық материалдар негізінен gan, Inn, aln және олардың лан, снос және төрттік қатты ерітінділері, вурцит, сфалерит және жыныс тұзының үш кристалды құрылымы бар, олардың ішінде Вуртзит құрылымы бар. Сфайалит құрылымы - бұл жоғары температурада вуртзит құрылымына айналуы мүмкін, оны метрлік құрылымға айналдыруға болады және вурцит құрылымында, төменгі температурада қатыгездік құрылымында болуы мүмкін. Тұзды тұздың құрылымы - бұл ганның жоғары қысымды фазасы болып табылады және тек жоғары қысымды жағдайда пайда болады.

Кристалды ұшақтар мен кристалл сапасын сипаттау

Жалпы кристалды ұшақтар полярлы с-жазықтық, жартылай полярлы-ұшақ, R-жазықты, N-жазықты және полярлы емес және м-жазықтық кіреді. Әдетте, сапфир мен SI субстраттарында эпитакси арқылы алынған ган негізіндегі жұқа қабықшалар С-жазықтық кристалды бағдарлары болып табылады.

3. Эпитакси технологиялары және іске асыру шешімдері

Технологиялық өзгерістің қажеттілігі

Ақпараттандыру мен ақыл-ой дамуымен оптоэлектрондық құрылғылар мен электрондық құрылғыларға сұраныс арзан және икемді болып табылады. Осы қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін, әсіресе төмен температурада жүргізілуі мүмкін эпитаксиалды технологияны, әсіресе, төмен температурада өткізуге болатын эпитаксиалды технологияны өзгерту қажет.

Төмен температуралы эпитаксиалды технологияны жасау

Төмен температуралы эпитаксиалды технологиялар, принциптерге негізделгенФизикалық будың тұнбасы (ПВД)жінехимиялық будың тұнбасы (CVD), соның ішінде реактивті магнетронды шашырату, плазмалық көмекші MBE (PA-MBE), импульсті қабықты тұндыру (PSD), лазер-көмегіші және қашықтықтан плазма CVD (RPCVD), көші-қонды жақсартылған CVD (MEA-CVD), қашықтықтан плазманы жақсартылған моквд (Rpemocvd), белсенділігі жақсартылған MOCVD (Remocvd), электронды циклотрон резонансты плазмалық жақсартылған MOCVD (ECR-Pemocvd) және индуктивті байланыстырылған плазмалық моквд (ICP-MOCVD) және т.б.

4. ПВД қағидаты бойынша төмен температуралы эпитакси технологиясы

Технология түрлері

Соның ішінде реактивті магнетронды шашырату, плазмалық көмекші MBE (PA-MBE), импульстің лазерлік тұндыруы (PSD), импульсті қабықты тұндыру (PSD) және лазер-көмекші MBE (LMBE).

Техникалық сипаттамалары

Бұл технологиялар сыртқы өрісті муфт қолдану арқылы энергиямен қамтамасыз етеді, бұл төмен температурада реакция көзін иондау үшін, яғни оның крекингтік температурасын азайтады және ганалық материалдардың төмен температуралық өсуіне қол жеткізеді. Мысалы, реактивті магнетронды шашырату технологиясы электрондардың кинетикалық энергиясын көбейту және нысаналық шпалдарды жақсарту үшін N2 және AR-мен соқтығысу ықтималдығын арттыру үшін магнит өрісін ұсынады. Сонымен бірге, ол сонымен қатар тығыздық плазманы нысанадан жоғары көтеріп, субстратқа иондардың бомбалауын азайтуға мүмкіндік береді.

Қиартшалар

Осы технологиялардың дамуы арзан және икемді оптоэлектрондық құрылғыларды дайындауға мүмкіндік берді, бірақ олар өсу сапасы, жабдықтардың күрделілігі және құны бойынша қиындықтарға кезігеді. Мысалы, PVD технологиясы, әдетте, реакцияға қарсы тұруы мүмкін және жоғары вакуумды қамтамасыз ете алады, бұл жоғары вакуумды тиімді түрде басады және судың кейбір мониторингтік жабдықтарын ұсынады, бұл үлкен вакууммен жұмыс істеуі керек (мысалы, RHEED, Langmuir Probe және т.б.), бірақ бұл үлкен көлемді орналастыру қиындыққа әкеледі, сонымен қатар жоғары вакуумның жұмысы мен техникалық құны жоғары.

5. Төмен температуралы эпитакситтік технологиялар CVD принципіне негізделген

Технология түрлері

Қашықтан плазмалық CVD (RPCVD), RPCVD (MEA-CVD), қашықтықтан плазманы жақсартылған MOCVD (RPEMOCVD), rmemocvd (Remocvd), электронды циклотрон резонансты плазмалық жақсартылған MOCVD (ECR-Pemocvd) және индуктивті байланыстырылған плазмалық моквд (ICP-mocvd).

Техникалық артықшылықтар

Бұл технологиялар ган және Иннюстің, мысалы, ган және қонақ үйдің асты төмен температураларында, мысалы, әртүрлі плазмалық көздер мен реакциялық механизмдерді қолдану арқылы, бұл үлкен аудандарды орналастыруға және шығындарды азайтуға бағытталған. Мысалы, қашықтағы плазмалық CVD (RPCVD) технологиясы жоғары тығыздықты плазманы құрайтын төмен қысымды плазма генераторы болып табылатын плазмалық генератор ретінде ECR көзін плазмалық генератор ретінде пайдаланады. Сонымен бірге, плазмалық люминесценциц спектроскопиясы (OES) технологиясы арқылы N2 + -мен байланысты 391 NM спектрі субстраттың үстінен дерлік анықталмайды, осылайша үлкен энергия иондарының бомбалауын азайтады.

Кристалл сапасын жақсарту

Эпитаксиальды қабаттың кристалл сапасы жоғары қуатқа алынған зарядталған бөлшектерді тиімді түрде сүзгілеу арқылы жақсарады. Мысалы, MEA-CVD технологиясы HCP көзін rpcvd-дің ECR плазмалық көзін ауыстыру үшін пайдаланады, оны жоғары тығыздықты плазманы генерациялау үшін қолайлы етеді. HCP көзінің артықшылығы - кварц диэлектрик терезесінен туындаған оттегі ластануы жоқ, және ол сыйымдылығы (CCP) плазмалық көзге қарағанда плазмалық тығыздыққа ие.

6. Жиынтық және болжам

Төмен температуралы эпитакси технологиясының ағымдағы жағдайы

Әдебиеттерді зерттеу және талдау арқылы техникалық сипаттамалары, жабдық құрылымы, жұмыс шарттары, жұмыс шарттары және тәжірибелік нәтижелермен, төмен температуралы эпитакси технологиясының ағымдағы жағдайы көрсетілген. Бұл технологиялар энергиямен энергиямен энергиямен қамтамасыз етеді, өсу температурасын тиімді түрде азайтады, аморфты субстрат сипаттамаларына бейімделеді және арзан және икемді (OPTO) электрондық құрылғыларын дайындауға мүмкіндік береді.

Болашақ зерттеу бағыттары

Төмен температуралы эпитакси технологиясы қолданылу перспективалары бар, бірақ ол әлі де барлау сатысында. Инженерлік қосымшалардағы мәселелерді шешудің технологиялық аспектілері мен технологиялық аспектілерден терең зерттеуді қажет етеді. Мысалы, плазмадағы ионды сүзгілеу мәселесін қарастыру кезінде тығыздық плазмасын қалай алу керектігін одан әрі зерттеу қажет; Төмен температурада қуыста реакцияны тиімді басу үшін газ гомогенизация құрылғысының құрылымын қалай жобалауға болады; Белгілі бір қуыс қысымында плазмаға әсер ету немесе электромагниттік өрістердің алдын алу үшін төмен температуралы эпитактикалық жабдықтың жылытқышын қалай құруға болады.

Күтілетін жарна

Бұл сала дамудың ықтимал бағыты болып, оптоэлектрондық құрылғылардың келесі буынының дамуына маңызды жарналар болады деп күтілуде. Зерттеушілердің назарын аудару және жігерлендіру кезінде бұл сала болашақта дамудың әлеуетті бағыты болып өседі және келесі буынның (OptoEleCtronic) құрылғыларының дамуына маңызды жарналар тудырады.