Het materiaal van de derde-generatiehalfgeleider heeft materiële prestatiesvoordelen die niet met siliciummaterialen kunnen worden vergeleken. Oordelend van de kenmerken van bandbreedte, warmtegeleidingsvermogen, analyse elektrisch veld en andere kenmerken die de prestaties van het apparaat bepalen, is de derde-generatiehalfgeleider beter dan dat van siliciummaterialen. Daarom kan de introductie van de derde-generatiehalfgeleider de tekortkomingen van siliciummaterialen vandaag goed oplossen en het apparaat verbeteren. De hittedissipatie, het geleidingsverlies, frequentie op hoge temperatuur, de hoge en andere kenmerken zijn gekend als nieuwe motor in opto-elektronica en micro-elektronica de industrieën.
Onder hen, heeft GaN brede toepassing en één van de belangrijkste halfgeleidermaterialen na silicium beschouwd als. Vergeleken met de op silicium-gebaseerde momenteel wijd gebruikte machtsapparaten, GaN-hebben de machtsapparaten hogere kritieke elektrisch veld sterkte, de lagere weerstand van de open-staat, en snellere omschakelingsfrequentie, die hogere systeemefficiency en het werk bij hoge temperaturen kunnen bereiken.
Moeilijkheden van homogene epitaxy
Als substraat, is GaN natuurlijk het meest geschikte substraatmateriaal voor het groeien als epitaxial film van GaN. De homogene epitaxial groei kan het probleem van roosterwanverhouding en thermische die wanverhouding fundamenteel oplossen door het gebruik van heterogeene substraatmaterialen wordt ontmoet, die de spanning minimaliseren door verschillen in eigenschappen tussen materialen tijdens het de groeiproces wordt veroorzaakt, en kan een epitaxial laag van uitstekende kwaliteit van GaN kweken die niet met het heterogeene substraat kan worden vergeleken. Bijvoorbeeld, kunnen epitaxial bladen van uitstekende kwaliteit van het galliumnitride met galliumnitride als substraat worden gekweekt. De interne tekortdichtheid kan tot één-duizendste van het epitaxial blad met saffiersubstraat worden verminderd, dat de verbindingstemperatuur van LEDs kan effectief verminderen en de helderheid per eenheidsgebied verhogen door meer dan 10 keer.
GaN werd eerst samengesteld in 1932, toen het galliumnitride van NH3 en zuiver metaal GA werd samengesteld. Sedertdien hoewel er vele positieve studies over monocrystalline materialen van het galliumnitride zijn geweest, omdat GaN niet bij luchtdruk kan worden gesmolten, wordt het ontbonden in GA en N2 bij op hoge temperatuur, en de decompositiedruk op zijn smeltpunt (2300°C) is zo hoog zoals 6GPa. Het is moeilijk voor het huidige de groeimateriaal om dergelijke hoge druk op het smeltpunt van GaN te weerstaan. Daarom kan de traditionele smeltingsmethode niet voor de groei van GaN-monokristallen worden gebruikt, zodat heterogeene kan epitaxy slechts op andere substraten worden geselecteerd. Momenteel, zijn de op gaN-Gebaseerde apparaten hoofdzakelijk gebaseerd op heterogeene substraten (silicium, siliciumcarbide, saffier, enz.), makend de ontwikkeling van het enige kristalsubstraten van GaN en homogene epitaxial apparaten achter de toepassing van heterogeene epitaxial apparaten achterblijven.
Verscheidene substraatmaterialen
Saffier
De saffier (α-Al2O3), ook als korund wordt bekend, is het commercieelst gebruikte LEIDENE substraatmateriaal, bezettend een groot aandeel van de LEIDENE substraatmarkt die. In vroeg gebruik, wijst het saffiersubstraat op zijn unieke voordelen. De GaN-gekweekte die film is vergelijkbaar met de dislocatiedichtheid van de film op het sic substraat wordt gekweekt, en de saffier wordt gekweekt door smeltingstechnologie. Het proces is rijper. Het kan lagere kosten, een grotere grootte en één enkel kristal van uitstekende kwaliteit verkrijgen, dat voor industriële ontwikkeling geschikt is. Daarom is het het vroegste en wijdst gebruikte substraatmateriaal in de LEIDENE industrie.
Siliciumcarbide
Het siliciumcarbide is een groep IVIV halfgeleidermateriaal, dat momenteel een tweede slechts saffier LEIDEN substraatmateriaal in marktaandeel is. Heeft sic een verscheidenheid van kristaltypes, die in drie categorieën kunnen worden verdeeld: kubiek (zoals 3C-SIC), hexagonaal (zoals 4H-SIC) en diamant (zoals 15R-SIC). De meeste kristallen zijn 3C, 4H en 6H, waarvan 4H en 6H-sic hoofdzakelijk als GaN-substraten worden gebruikt.
Het siliciumcarbide is zeer geschikt om een LEIDEN substraat te zijn. Nochtans, wegens de groei van uitstekende kwaliteit, is het grote sic enige kristal moeilijk, en sic is een gelaagde structuur, die aan cleate gemakkelijk is, en de het machinaal bewerken prestaties zijn slecht. Het is gemakkelijk om staptekorten op de substraatoppervlakte te introduceren, die de kwaliteit van de epitaxial laag beïnvloedt. De prijs van sic substraat van dezelfde grootte is dozens tijden dat van saffiersubstraat, en de hoge prijs beperkt zijn toepassing op grote schaal.
Monocrystalline silicium
Het siliciummateriaal is momenteel het het wijdst gebruikte en rijpe halfgeleidermateriaal. wegens de hoge rijpheid van monocrystalline technologie van de silicium materiële groei, is het gemakkelijk om goedkope, grote grootte (6-12 duim) en het substraat van uitstekende kwaliteit te verkrijgen, die de kosten van LEDs kunnen zeer drukken. Voorts omdat monocrystalline het silicium wijd op het gebied van micro-elektronica is gebruikt, kan de directe integratie van LEIDENE spaanders en geïntegreerde schakelingen worden gerealiseerd door monocrystalline siliciumsubstraat te gebruiken, dat voor de miniaturisatie van LEIDENE apparaten bevorderlijk is. Bovendien vergelijkbaar geweest met het wijdst gebruikte LEIDENE substraat, heeft de Saffier, monocrystalline silicium sommige voordelen in prestaties: het hoge warmtegeleidingsvermogen, goed elektrogeleidingsvermogen, verticale structuren kan worden voorbereid, en is geschikter voor high-power LEIDENE voorbereiding.
Samenvatting
