رشد کریستال AlN به روش PVT

نسل سوم مواد نیمه هادی با شکاف پهن، از جمله نیترید گالیوم (GaN)، کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید آلومینیوم (AlN)، خواص الکتریکی، حرارتی و آکوستو-اپتیکی بسیار خوبی از خود نشان می دهند. این مواد محدودیت های نسل اول و دوم مواد نیمه هادی را برطرف می کنند و صنعت نیمه هادی ها را به طور قابل توجهی پیشرفت می دهند.

در حال حاضر، آماده سازی و فن آوری های کاربردی برایSiCو GaN نسبتاً به خوبی تثبیت شده اند. در مقابل، تحقیقات روی AlN، الماس و اکسید روی (ZnO) هنوز در مراحل اولیه است. AlN یک نیمه هادی باند گپ مستقیم با انرژی گپ باند 6.2 eV است. دارای هدایت حرارتی بالا، مقاومت مقاومتی، قدرت میدان شکست و پایداری شیمیایی و حرارتی عالی است. در نتیجه، AlN نه تنها یک ماده مهم برای کاربردهای نور آبی و ماوراء بنفش است، بلکه به عنوان یک بسته بندی ضروری، ایزوله دی الکتریک، و ماده عایق برای دستگاه های الکترونیکی و مدارهای مجتمع عمل می کند. این به ویژه برای دستگاه های با دمای بالا و قدرت بالا مناسب است.

علاوه بر این، AlN و GaN تطابق حرارتی و سازگاری شیمیایی خوبی را نشان می‌دهند. AlN اغلب به عنوان یک بستر همپای GaN استفاده می شود، که می تواند به طور قابل توجهی تراکم نقص را در دستگاه های GaN کاهش دهد و عملکرد آنها را افزایش دهد. با توجه به پتانسیل کاربرد امیدوارکننده آن، محققان در سراسر جهان توجه قابل توجهی به تهیه بلورهای AlN با کیفیت بالا و اندازه بزرگ دارند.

در حال حاضر روش های تهیهکریستال های AlNشامل روش محلول، نیتریداسیون مستقیم فلز آلومینیوم، اپیتاکسی فاز بخار هیدرید (HVPE) و انتقال فیزیکی بخار (PVT) است. در این میان، روش PVT به دلیل سرعت رشد بالا (تا 1000-500 میکرومتر در ساعت) و کیفیت کریستالی برتر، با چگالی نابجایی کمتر از 10^3 cm^-2، به فناوری اصلی برای رشد کریستال های AlN تبدیل شده است.

اصل و فرآیند رشد کریستال AlN به روش PVT

رشد کریستال AlN به روش PVT از طریق مراحل تصعید، انتقال فاز گاز و تبلور مجدد پودر خام AlN تکمیل می شود. دمای محیط رشد تا 2300 درجه سانتیگراد است. اصل اساسی رشد کریستال AlN با روش PVT نسبتا ساده است، همانطور که در فرمول زیر نشان داده شده است: 2AlN (s) =⥫⥬ 2Al (g) + N2 (g) (1)

مراحل اصلی فرآیند رشد آن به شرح زیر است: (1) تصعید پودر خام AlN. (2) انتقال اجزای فاز گاز مواد خام؛ (3) جذب اجزای فاز گاز در سطح رشد. (4) انتشار سطح و هسته. (5) فرآیند دفع [10]. در فشار اتمسفر استاندارد، بلورهای AlN به آرامی به بخار Al و نیتروژن در حدود 1700 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند. هنگامی که دما به 2200 درجه سانتیگراد می رسد، واکنش تجزیه AlN به سرعت تشدید می شود. شکل 1 منحنی است که رابطه بین فشار جزئی محصولات فاز گاز AlN و دمای محیط را نشان می دهد. ناحیه زرد در شکل، دمای فرآیند بلورهای AlN است که به روش PVT تهیه شده است. شکل 2 یک نمودار شماتیک از ساختار کوره رشد بلورهای AlN تهیه شده به روش PVT است.

Semicorex ارائه می دهدمحلول های بوته ای با کیفیت بالابرای رشد تک کریستال اگر سؤالی دارید یا نیاز به جزئیات بیشتری دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس 86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com