GAN 기반 저온 에피 택시 기술

1. GAN 기반 재료의 중요성

GAN 기반 반도체 재료는 광전자 장치, 전력 전자 장치 및 무선 주파수 전자 레인지 장치의 준비에 널리 사용됩니다. 이 장치는 반도체 조명, 솔리드 스테이트 자외선 광원, 태양 광 발전, 레이저 디스플레이, 유연한 디스플레이 스크린, 모바일 통신, 전원 공급 장치, 새로운 에너지 차량, 스마트 그리드 등과 같은 산업에서 널리 사용되었습니다.

전통적인 에피 택시 기술의 한계

GAN 기반 재료를위한 전통적인 에피 택셜 성장 기술mocvd그리고MBE일반적으로 유리 및 플라스틱과 같은 비정질 기질에는 적용 할 수없는 고온 조건이 필요합니다.이 물질은 더 높은 성장 온도를 견딜 수 없기 때문입니다. 예를 들어, 일반적으로 사용되는 플로트 유리는 600 ° C를 초과하는 조건에서 부드러워집니다. 저온에 대한 수요에피 택시 기술: 저비용 및 유연한 광전자 (전자) 장치에 대한 수요가 증가함에 따라 외부 전기장 에너지를 사용하여 저온에서 반응 전구체를 부수는 에피 택셜 장비에 대한 수요가 있습니다. 이 기술은 저온에서 수행 될 수 있으며, 비정질 기판의 특성에 적응하고 저렴한 유연한 (광전자) 장치를 준비 할 수있는 가능성을 제공 할 수 있습니다.

2. GAN 기반 재료의 결정 구조

결정 구조 유형

GAN 기반 재료에는 주로 GAN, Inn, ALN 및 Ternary 및 4 차 고체 용액이 포함되며, Wurtzite, Sphalerite 및 Rob Salt의 3 가지 결정 구조가 있으며, 그 중 Wurtzite 구조는 가장 안정적입니다. Sphalerite 구조는 준 안정 상이며, 고온에서 Wurtzite 구조로 변형 될 수 있으며, 더 낮은 온도에서의 스태킹 결함 형태로 Wurtzite 구조에 존재할 수 있습니다. 암염 구조는 GAN의 고압 단계이며 매우 높은 압력 조건에서만 나타날 수 있습니다.

결정 평면의 특성 및 결정 품질

일반적인 결정 평면에는 극성 C- 평면, 반극 S- 평면, R- 평면, N- 평면 및 비극성 A- 평면 및 M- 평면이 포함됩니다. 일반적으로, 사파이어 및 SI 기질에서 에피 택시에 의해 얻어진 GAN 기반 박막은 C- 평면 결정 방향이다.

3. 에피 택시 기술 요구 사항 및 구현 솔루션

기술 변화의 필요성

정보화 및 인텔리전스의 개발로 인해 광전자 장치 및 전자 장치에 대한 수요는 저렴하고 유연한 경향이 있습니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는 GAN 기반 재료의 기존 에피 택셜 기술을 변경해야합니다. 특히 비정질 기판의 특성에 적응하기 위해 저온에서 수행 할 수있는 에피 택셜 기술을 개발해야합니다.

저온 에피 택셜 기술 개발

원칙에 따른 저온 에피 택셜 기술물리 증기 증착 (PVD)그리고화학 기상 증착 (CVD), 반응성 마그네트론 스퍼터링, 혈장 보조 MBE (PA-MBE), 펄스 레이저 증착 (PLD), 펄스 스퍼터링 증착 (PSD), 레이저 보조 MBE (LMBE), 원격 혈장 CVD (RPCVD), MEA-CVD (MEA-CVD), 원격 플라스마 미세 MOCVD. (RPEMOCVD), 활동 강화 MOCVD (RemoCVD), 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 강화 MOCVD (ECR-PEMOCVD) 및 유도 결합 플라즈마 MOCVD (ICP-MOCVD) 등

4. PVD 원리에 기초한 저온 에피 택시 기술

기술 유형

반응성 마그네트론 스퍼터링, 혈장 보조 MBE (PA-MBE), 펄스 레이저 증착 (PLD), 펄스 스퍼터링 증착 (PSD) 및 레이저 보조 MBE (LMBE)를 포함합니다.

기술적 기능

이들 기술은 외부 필드 커플 링을 사용하여 저온에서 반응 원을 이온화하여 균열 온도를 줄이고 GAN 기반 재료의 저온 에피 탁상 성장을 달성함으로써 에너지를 제공합니다. 예를 들어, 반응성 마그네트론 스퍼터링 기술은 스퍼터링 공정 동안 자기장을 도입하여 전자의 운동 에너지를 증가시키고 N2 및 AR과 충돌 가능성을 높이기 위해 대상 스퍼터링을 향상시킵니다. 동시에, 그것은 또한 표적 위의 고밀도 혈장을 제한하고 기질상의 이온의 폭격을 감소시킬 수있다.

도전

이러한 기술의 개발로 인해 저비용 및 유연한 광전자 장치를 준비 할 수 있었지만 성장 품질, 장비 복잡성 및 비용 측면에서도 어려움에 직면 해 있습니다. 예를 들어, PVD 기술은 일반적으로 높은 진공 학위가 필요하며, 이는 사전 반응을 효과적으로 억제하고 높은 진공 청소기 (예 : Rheed, Langmuir 프로브 등)에서 작동 해야하는 일부 현장 모니터링 장비를 도입 할 수 있지만 대규모 균일 균일 증착의 어려움을 증가시키고 공허의 운영 및 유지 비용이 높습니다.

5. CVD 원리에 기초한 저온 에피 택셜 기술

기술 유형

원격 플라즈마 CVD (RPCVD)를 포함하여, 마이그레이션 강화 Afterglow CVD (MEA-CVD), 원격 플라즈마 강화 MOCVD (RPEMOCVD), 활동 강화 MoCVD (RemoCVD), 전자 사이클로트론 공명 플라스마 강화 MoCVD (ECR-PEMOCVD) 및 ICPLASMA MOCVD (ICR-PEMOCVD).

기술적 이점

이러한 기술은 다른 혈장 공급원 및 반응 메커니즘을 사용하여 저온에서 GAN 및 Inn과 같은 III- 질화물 반도체 재료의 성장을 달성하며, 이는 대규모 균일 증착 및 비용 감소에 도움이됩니다. 예를 들어, 원격 혈장 CVD (RPCVD) 기술은 ECR 소스를 플라즈마 생성기로 사용하는데, 이는 고밀도 혈장을 생성 할 수있는 저압 혈장 생성기입니다. 동시에, 혈장 발광 분광법 (OES) 기술을 통해, N2+와 관련된 391 nm 스펙트럼은 기판보다 거의 감지 할 수 없어서 고 에너지 이온에 의한 샘플 표면의 폭격을 감소시킨다.

결정 품질을 향상시킵니다

에피 택셜 층의 결정 품질은 고 에너지 하전 입자를 효과적으로 필터링함으로써 개선된다. 예를 들어, MEA-CVD 기술은 HCP 소스를 사용하여 RPCVD의 ECR 플라즈마 소스를 대체하여 고밀도 혈장을 생성하는 데 더 적합합니다. HCP 소스의 장점은 석영 유전체 창으로 인한 산소 오염이 없으며, CCP (Capacitive Coupling) 플라즈마 소스보다 혈장 밀도가 높다는 것입니다.

6. 요약 및 전망

저온 에피 택시 기술의 현재 상태

문헌 연구 및 분석을 통해 기술적 특성, 장비 구조, 작업 조건 및 실험 결과를 포함하여 저온 에피 택시 기술의 현재 상태가 요약되어 있습니다. 이러한 기술은 외부 필드 커플 링을 통해 에너지를 제공하고, 성장 온도를 효과적으로 줄이고, 비정질 기판의 특성에 적응하며, 저비용 및 유연한 (OPTO) 전자 장치를 준비 할 가능성을 제공합니다.

미래의 연구 방향

저온 에피 택시 기술에는 광범위한 응용 전망이 있지만 여전히 탐색 단계에 있습니다. 엔지니어링 애플리케이션의 문제를 해결하기 위해 장비 및 프로세스 측면 모두에서 심층적 인 연구가 필요합니다. 예를 들어, 혈장에서 이온 필터링 문제를 고려하면서 더 높은 밀도 혈장을 얻는 방법을 추가로 연구 할 필요가있다. 저온에서 공동의 사전 반응을 효과적으로 억제하기 위해 가스 균질화 장치의 구조를 설계하는 방법; 특정 공동 압력에서 플라즈마에 영향을 미치는 스파크 또는 전자기장을 피하기 위해 저온 에피 택셜 장비의 히터를 설계하는 방법.

예상 기여

이 분야는 잠재적 인 개발 방향이되어 차세대 광전자 장치의 개발에 중요한 기여를 할 것으로 예상됩니다. 연구자들의 예리한 관심과 활발한 홍보 로이 분야는 미래에 잠재적 인 개발 방향으로 성장하여 차세대 (광전자) 장치의 개발에 중요한 기여를 할 것입니다.