GaN на сапфире GaN Epitaxy Шаблон на сапфире 2 дюйма 4 дюйма 6 дюймов 8 дюймов

GaN на сапфире GaN Epitaxy Шаблон на сапфире 2 дюйма 4 дюйма 6 дюймов 8 дюймов

Аннотация:

Нитрид галлия (GaN) на эпитаксических шаблонах сапфира являются передовыми материалами, доступными в формах N-типа, P-типа или полуизоляции.Эти шаблоны предназначены для подготовки передовых полупроводниковых оптико-электронных устройств и электронных устройствЯдром этих шаблонов является эпитаксиальный слой GaN, выращенный на сапфировом субстрате,в результате композитная структура, которая использует уникальные свойства обоих материалов для достижения превосходных характеристик.

Структура и состав:

1. Нитрид галлия (GaN) Эпитаксиальный слой:

   • Однокристаллическая тонкая пленка: слой GaN представляет собой однокристаллическую тонкую пленку, которая обеспечивает высокую чистоту и отличное кристаллографическое качество.тем самым повышая производительность изделий, изготовленных по этим образцам..
   • Материальные свойства: GaN известен своим широким диапазоном (3,4 eV), высокой мобильностью электронов и высокой теплопроводностью.а также для устройств, работающих в суровой среде.

2. Сапфировый субстрат:

   • Механическая прочность: Сапфир (Al2O3) - это прочный материал с исключительной механической прочностью, который обеспечивает стабильную и прочную основу для слоя GaN.
   • Тепловая устойчивость: Сапфир обладает превосходными тепловыми свойствами, включая высокую теплопроводность и теплоустойчивость,которые помогают рассеивать тепло, вырабатываемое во время работы устройства и поддерживают целостность устройства при высоких температурах.
   • Оптическая прозрачность: Прозрачность сапфира в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах делает его подходящим для оптико-электронных применений, где он может служить прозрачной подложкой для излучения или обнаружения света.

Виды GaN на сапфировых шаблонах:

1. GaN N-типа:

   • Допинг и проводимость: GaN N-типа допируется такими элементами, как кремний (Si), чтобы ввести свободные электроны, повышая его электрическую проводимость.Этот тип широко используется в таких устройствах, как транзисторы высокой электронной мобильности (HEMT) и светодиоды (LED), где важна высокая концентрация электронов.

2. GaN P-типа:

   • Допинг и проводимость отверстий: GaN P-типа допируется такими элементами, как магний (Mg), чтобы ввести отверстия (носители положительного заряда).которые являются строительными блоками многих полупроводниковых устройств, включая светодиоды и лазерные диоды.

3. Полуизоляционный ГаН:

   • Уменьшенная паразитарная способность: полуизоляционный GaN используется в приложениях, где необходимо минимизировать паразитарную емкость и течения утечек.обеспечение стабильной производительности и эффективности.

Производственные процессы:

1. Эпитаксиальное отложение:

   • Металлоорганическое химическое отложение паров (MOCVD): Этот метод обычно используется для выращивания высококачественных слоев GaN на сапфировых субстратах.в результате однородных и бездефектных слоев.
   • Молекулярный луч эпитаксии (MBE): Еще один метод выращивания слоев GaN, MBE, предлагает отличный контроль на атомном уровне, что полезно для исследований и разработки передовых устройств.

2. Диффузия:

   • Контролируемый допинг: Процесс диффузии используется для введения допантов в конкретные области слоя GaN, модифицируя его электрические свойства в соответствии с различными требованиями устройства.

3. Имплантация ионов:

   • Точный допинг и восстановление повреждений: Ионная имплантация - это метод введения допантов с высокой точностью.После имплантации отжигание часто используется для восстановления любых повреждений, вызванных процессом имплантации и активировать допанты.

Особые особенности:

• Схемы, не относящиеся к ССП (SSP): Эти шаблоны предназначены для использования наряду с пластинками PS для плановых ходов, что может помочь достичь более четких измерений отраженности.Эта функция особенно полезна при контроле качества и оптимизации оптоэлектронных устройств.
• Несоответствие низкой решетки: Несоответствие решетки между GaN и сапфиром относительно низкое, что уменьшает количество дефектов и вывихов в эпитаксиальном слое.Это приводит к улучшению качества материала и улучшению производительности конечных устройств.

Заявления:

• Оптоэлектронные устройства: GaN на сапфировых шаблонах широко используются в светодиодах, лазерных диодах и фотодетекторах.и дисплейные технологии.
• Электронные устройства: высокая электронная мобильность и тепловая стабильность GaN делают его подходящим для транзисторов с высокой электронной мобильностью (HEMT), усилителей мощности,и другие высокочастотные и мощные электронные компоненты.
• Приложения для высокой мощности и высокой частоты: GaN на Сапфире имеет важное значение для приложений, требующих высокой мощности и высокочастотного действия, таких как УЗИ, спутниковая связь и радиолокационные системы.

Для более подробных спецификаций GaN на сапфире, включая электрические, оптические и механические свойства, см. следующие разделы.Этот подробный обзор подчеркивает универсальность и расширенные возможности GaN на сапфировых шаблонах, что делает их оптимальным выбором для широкого спектра применений полупроводников.

Фотография:

Свойства:

Электрические свойства:

1. Широкий диапазон:

   • GaN: приблизительно 3,4 eV
   • Позволяет работать на высоком напряжении и повышать производительность в высокомощных приложениях.

2. Высокое разрывное напряжение:

   • GaN может выдерживать высокое напряжение без разрушения, что делает его идеальным для энергетических устройств.

3. Высокая мобильность электронов:

   • Упрощает быстрый транспорт электронов, что приводит к высокоскоростным электронным устройствам.

Тепловые свойства:

1. Высокая теплопроводность:

   • GaN: приблизительно 130 W/m·K
   • Сапфир: Приблизительно 42 В/м·К
   • Эффективное рассеивание тепла, важно для высокомощных устройств.

2. Тепловая стабильность:

   • И GaN, и сапфир сохраняют свои свойства при высоких температурах, что делает их подходящими для суровой среды.

Оптические свойства:

1. Прозрачность:

   • Сапфир прозрачен в диапазоне от УФ до ИФ.
   • ГаН обычно используется для излучения синего на УФ-свет, что важно для светодиодов и лазерных диодов.

2. Индекс преломления:

   • GaN: 2,4 при 632,8 нм
   • Сапфир: 1,76 при 632,8 нм
   • Важно для проектирования оптоэлектронных устройств.

Механические свойства:

1. Твердость:

   • Сапфир: 9 по шкале Моха
   • Обеспечивает прочную подложку, которая устойчива к царапинам и повреждениям.

2. Структура решетки:

   • ГаН имеет кристаллическую структуру вурцита.
   • Несоответствие решетки между GaN и сапфиром относительно низкое (~ 16%), что помогает уменьшить дефекты во время эпитаксиального роста.

Химические свойства:

1. Химическая стабильность:
   • Как GaN, так и сапфир химически устойчивы и устойчивы к большинству кислот и оснований, что важно для надежности и долговечности устройства.

Эти свойства подчеркивают, почему GaN на сапфире широко используется в современных электронных и оптоэлектронных устройствах, предлагая сочетание высокой эффективности, долговечности,и производительность в сложных условиях.