GaN အခြေခံ အပူချိန်နိမ့် epitaxy နည်းပညာ

1. GaN အခြေခံပစ္စည်းများ၏ အရေးပါမှု

GaN-based တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းပစ္စည်းများကို optoelectronic ကိရိယာများ၊ ပါဝါအီလက်ထရွန်နစ်ကိရိယာများနှင့် ရေဒီယိုကြိမ်နှုန်းမိုက်ခရိုဝေ့ဖ်ကိရိယာများ ပြင်ဆင်မှုတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုနေကြသော ကြိုးဝိုင်းဝိသေသလက္ခဏာများ၊ မြင့်မားသောပြိုကွဲမှုနယ်ပယ်ကြံ့ခိုင်မှုနှင့် မြင့်မားသောအပူစီးကူးနိုင်မှုတို့ကြောင့် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသည်။ ဤစက်ပစ္စည်းများကို ဆီမီးကွန်ဒတ်တာအလင်းရောင်၊ Solid-state ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်ရင်းမြစ်များ၊ နေရောင်ခြည်ဓါတ်မှန်ရိုက်ချက်များ၊ လေဆာပြကွက်များ၊ ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ပြသသည့်မျက်နှာပြင်များ၊ မိုဘိုင်းဆက်သွယ်ရေး၊ ပါဝါထောက်ပံ့မှု၊ စွမ်းအင်သုံးယာဉ်အသစ်များ၊ စမတ်ဂရစ်များစသည်ဖြင့် စက်မှုလုပ်ငန်းများတွင် တွင်ကျယ်စွာအသုံးပြုခဲ့ပြီး နည်းပညာနှင့် စျေးကွက်ပိုမိုရင့်ကျက်လာသည်။

ရိုးရာ epitaxy နည်းပညာ၏ကန့်သတ်ချက်များ

GaN အခြေခံပစ္စည်းများဖြစ်သည့်အတွက် ရိုးရာ epitaxial ကြီးထွားမှုနည်းပညာများMOCVDနှင့်MBEဖန်နှင့် ပလတ်စတစ်ကဲ့သို့ အသူအမှုန်အမွှားများနှင့် သက်ဆိုင်ခြင်းမရှိသော အပူချိန်မြင့်မားသော အခြေအနေများ လိုအပ်သောကြောင့် အဆိုပါပစ္စည်းများသည် ပိုမိုမြင့်မားသော ကြီးထွားမှုအပူချိန်ကို ခံနိုင်ရည်မရှိသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ အသုံးများသော float glass သည် 600°C ထက်ကျော်လွန်သော အခြေအနေများတွင် ပျော့သွားလိမ့်မည်။ အပူချိန်နိမ့် လိုအပ်ချက်epitaxy နည်းပညာ: စျေးနည်းပြီး လိုက်လျောညီထွေရှိသော optoelectronic (အီလက်ထရွန်းနစ်) စက်များအတွက် ၀ယ်လိုအားများလာသဖြင့်၊ အပူချိန်နိမ့်သောအချိန်တွင် တုံ့ပြန်မှုရှေ့ပြေးနိမိတ်များကို ကွဲအက်ရန် ပြင်ပလျှပ်စစ်စက်ကွင်းစွမ်းအင်ကို အသုံးပြုသည့် epitaxial စက်ပစ္စည်းများအတွက် လိုအပ်ချက်တစ်ခုရှိသည်။ ဤနည်းပညာကို နိမ့်သောအပူချိန်တွင် လုပ်ဆောင်နိုင်ပြီး amorphous substrates များ၏ ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင်၊ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး လိုက်လျောညီထွေရှိသော (optoelectronic) စက်များကို ပြင်ဆင်နိုင်ခြေကို ပေးစွမ်းနိုင်ပါသည်။

2. GaN အခြေခံပစ္စည်းများ၏ သလင်းကျောက်ဖွဲ့စည်းပုံ

Crystal structure အမျိုးအစား

GaN အခြေခံပစ္စည်းများတွင် အဓိကအားဖြင့် GaN၊ InN၊ AlN နှင့် ၎င်းတို့၏ ternary နှင့် quaternary အစိုင်အခဲဖြေရှင်းနည်းများပါဝင်ပြီး wurtzite၊ sphalerite နှင့် rock salt တို့၏ crystal structure သုံးခုပါဝင်ပြီး wurtzite ဖွဲ့စည်းပုံသည် အတည်ငြိမ်ဆုံးဖြစ်သည်။ sphalerite ဖွဲ့စည်းပုံသည် မြင့်မားသော အပူချိန်တွင် wurtzite တည်ဆောက်ပုံသို့ ပြောင်းလဲနိုင်သည့် metastable အဆင့်ဖြစ်ပြီး၊ အပူချိန်နိမ့်သော အပူချိန်တွင် stacking faults ပုံစံဖြင့် wurtzite ဖွဲ့စည်းပုံတွင် တည်ရှိနိုင်သည်။ ကျောက်ဆားဖွဲ့စည်းပုံသည် GaN ၏ ဖိအားမြင့်အဆင့်ဖြစ်ပြီး အလွန်မြင့်မားသောဖိအားအခြေအနေအောက်တွင်သာ မြင်တွေ့နိုင်သည်။

ပုံဆောင်ခဲလေယာဉ်များ၏ လက္ခဏာများနှင့် ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေး

အများအားဖြင့် ပုံဆောင်ခဲလေယာဉ်များတွင် ဝင်ရိုးစွန်း c-plane၊ semi-polar s-plane၊ r-plane၊ n-plane နှင့် non-polar a-plane နှင့် m-plane တို့ ပါဝင်သည်။ အများအားဖြင့်၊ နီလာနှင့် Si အလွှာပေါ်ရှိ epitaxy မှရရှိသော GaN အခြေခံပါးလွှာသောရုပ်ရှင်များသည် c-plane crystal orientation ဖြစ်သည်။

3. Epitaxy နည်းပညာလိုအပ်ချက်များနှင့် အကောင်အထည်ဖော်ဖြေရှင်းချက်များ

နည်းပညာ အပြောင်းအလဲ လိုအပ်သည်။

သတင်းအချက်အလတ်နှင့် ထောက်လှမ်းရေး ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနှင့်အတူ၊ optoelectronic စက်ပစ္စည်းများနှင့် အီလက်ထရွန်နစ်စက်ပစ္စည်းများ၏ လိုအပ်ချက်သည် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး လိုက်လျောညီထွေဖြစ်တတ်သည်။ ဤလိုအပ်ချက်များကိုဖြည့်ဆည်းရန်အတွက်၊ အထူးသဖြင့် amorphous substrates များ၏သွင်ပြင်လက္ခဏာများနှင့်လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင်အပူချိန်နိမ့်သောအချိန်တွင်လုပ်ဆောင်နိုင်သော epitaxial နည်းပညာကိုဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်စေရန် GaN-based ပစ္စည်းများ၏လက်ရှိ epitaxial နည်းပညာကိုပြောင်းလဲရန်လိုအပ်သည်။

အပူချိန်နိမ့် epitaxial နည်းပညာကို ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်စေပါသည်။

Low-temperature epitaxial နည်းပညာ၏အခြေခံမူများအပေါ်အခြေခံသည်။ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ အငွေ့ထွက်ခြင်း (PVD)နှင့်ဓာတုအငွေ့ထွက်ခြင်း (CVD)ဓာတ်ပြုသံလိုက်သံလိုက်သံလိုက်ခြင်း၊ ပလာစမာ-အထောက်အကူပြု MBE (PA-MBE)၊ pulsed laser deposition (PLD)၊ pulsed sputtering deposition (PSD)၊ laser-assisted MBE (LMBE)၊ remote plasma CVD (RPCVD) အပါအဝင်၊ MEA-CVD)၊ အဝေးမှပလာစမာအဆင့်မြှင့်တင်ထားသော MOCVD (RPEMOCVD)၊ လှုပ်ရှားမှုမြှင့်တင်ထားသော MOCVD (REMOCVD)၊ အီလက်ထရွန်ဆိုင်ကယ်ထရွန်ပဲ့တင်ရိုက်ခတ်မှုပလာစမာအဆင့်မြှင့်တင်ထားသော MOCVD (ECR-PEMOCVD) နှင့် inductively coupled plasma MOCVD (ICP-MOCVD) စသည်တို့။

4. PVD နိယာမကို အခြေခံ၍ အပူချိန်နိမ့်သော epitaxy နည်းပညာ

နည်းပညာအမျိုးအစားများ

ဓာတ်ပြုမဂ္ဂနီထရွန် sputtering၊ plasma-assisted MBE (PA-MBE)၊ pulsed laser deposition (PLD)၊ pulsed sputtering deposition (PSD) နှင့် laser-assisted MBE (LMBE) တို့ ပါဝင်သည်။

နည်းပညာပိုင်းပါရှိပါတယ်။

ဤနည်းပညာများသည် အပူချိန်နိမ့်သော အပူချိန်တွင် တုံ့ပြန်မှုရင်းမြစ်ကို အိုင်ယွန်ဓာတ်ပြုရန် ပြင်ပအကွက်ချိတ်ဆက်မှုကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် စွမ်းအင်ကို ပေးစွမ်းနိုင်ပြီး ၎င်း၏ကွဲအက်နေသော အပူချိန်ကို လျှော့ချကာ GaN အခြေခံပစ္စည်းများ၏ အပူချိန်နိမ့်သော epitaxial ကြီးထွားမှုကို ရရှိစေသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ reactive magnetron sputtering နည်းပညာသည် အီလက်ထရွန်၏ အရွေ့စွမ်းအင်ကို တိုးမြင့်လာစေရန်နှင့် ပစ်မှတ် sputtering ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် sputtering လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း သံလိုက်စက်ကွင်းတစ်ခုကို မိတ်ဆက်ပေးသည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ၎င်းသည် ပစ်မှတ်အထက်တွင် သိပ်သည်းဆမြင့်သော ပလာစမာကို ကန့်သတ်ထားနိုင်ပြီး မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အိုင်းယွန်းများ၏ ဗုံးကြဲခြင်းကို လျှော့ချနိုင်သည်။

စိန်ခေါ်မှုများ

ဤနည်းပညာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာမှုကြောင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး လိုက်လျောညီထွေရှိသော optoelectronic စက်များကို ပြင်ဆင်နိုင်စေသော်လည်း တိုးတက်မှုအရည်အသွေး၊ စက်ကိရိယာများ ရှုပ်ထွေးမှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်များဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများနှင့် ရင်ဆိုင်နေရသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ PVD နည်းပညာသည် မြင့်မားသောလေဟာနယ်ဒီဂရီတစ်ခုလိုအပ်သည်၊ ၎င်းသည် ကြိုတင်တုံ့ပြန်မှုကို ထိထိရောက်ရောက်တားဆီးနိုင်ပြီး မြင့်မားသောလေဟာနယ်အောက်တွင်အလုပ်လုပ်ရမည်ဖြစ်ပြီး (ဥပမာ RHEED၊ Langmuir စသည်ဖြင့်) တွင်အလုပ်လုပ်ရမည့် in-site monitoring ကိရိယာအချို့ကို မိတ်ဆက်ပေးနိုင်သော်လည်း ၎င်းသည် အခက်အခဲကိုတိုးပွားစေသည်။ ကြီးမားသော ဧရိယာယူနီဖောင်း အစစ်ခံခြင်းနှင့် မြင့်မားသော လေဟာနယ်၏ လည်ပတ်မှုနှင့် ပြုပြင်ထိန်းသိမ်းမှု ကုန်ကျစရိတ် မြင့်မားသည်။

5. CVD နိယာမကို အခြေခံ၍ အပူချိန်နိမ့်သော epitaxial နည်းပညာ

နည်းပညာအမျိုးအစားများ

အဝေးမှ ပလာစမာ CVD (RPCVD)၊ ရွှေ့ပြောင်းမှု မြှင့်တင်ထားသော အလင်းတန်း CVD (MEA-CVD)၊ အဝေးမှ ပလာစမာ မြှင့်တင်ထားသော MOCVD (RPEMOCVD)၊ လှုပ်ရှားမှု မြှင့်တင်ထားသော MOCVD (REMOCVD)၊ အီလက်ထရွန် ဆိုင်ကလုန်း ပဲ့တင်ထပ်သော ပလာစမာ မြှင့်တင်ထားသော MOCVD (ECR-PEMOCVD) နှင့် inductively coupled ICP-MOCVD)။

နည်းပညာဆိုင်ရာအားသာချက်များ

ဤနည်းပညာများသည် GaN နှင့် InN ကဲ့သို့သော III-နိုက်ထရိတ် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း ပစ္စည်းများ ကြီးထွားမှုကို ရရှိစေပြီး ဧရိယာကြီးမားသော တူညီသော စုဆောင်းမှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ် လျှော့ချရန်အတွက် အထောက်အကူဖြစ်စေသည့် ကွဲပြားသော ပလာစမာရင်းမြစ်များနှင့် တုံ့ပြန်မှုယန္တရားများကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် နိမ့်သောအပူချိန်တွင် ရရှိသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ အဝေးမှ ပလာစမာ CVD (RPCVD) နည်းပညာသည် ECR ရင်းမြစ်ကို ပလာစမာ ဂျင်နရေတာအဖြစ် အသုံးပြုသည်၊ ၎င်းသည် သိပ်သည်းဆမြင့်သော ပလာစမာကို ထုတ်လုပ်နိုင်သည့် ဖိအားနည်းသော ပလာစမာ ဂျင်နရေတာဖြစ်သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ ပလာစမာအလင်းဖြာထွက်ရောင်စဉ်စကုပ် (OES) နည်းပညာဖြင့် N2+ နှင့် ဆက်စပ်နေသော 391 nm ရောင်စဉ်သည် အလွှာအပေါ်မှ ထောက်လှမ်း၍မရလုနီးပါးဖြစ်ပြီး၊ ထို့ကြောင့် စွမ်းအင်မြင့်အိုင်းယွန်းများဖြင့် နမူနာမျက်နှာပြင်၏ ဗုံးကြဲခြင်းကို လျှော့ချနိုင်သည်။

Crystal အရည်အသွေးကို မြှင့်တင်ပါ။

စွမ်းအင်မြင့် အမှုန်အမွှားများကို ထိရောက်စွာ စစ်ထုတ်ခြင်းဖြင့် epitaxial အလွှာ၏ ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ MEA-CVD နည်းပညာသည် RPCVD ၏ ECR ပလာစမာရင်းမြစ်ကို အစားထိုးရန် HCP ရင်းမြစ်ကို အသုံးပြု၍ သိပ်သည်းဆမြင့်မားသော ပလာစမာကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် ပိုမိုသင့်လျော်သည်။ HCP ရင်းမြစ်၏ အားသာချက်မှာ quartz dielectric window ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အောက်ဆီဂျင် ညစ်ညမ်းခြင်း မရှိသည့်အပြင် ၎င်းတွင် capacitive coupling (CCP) plasma ရင်းမြစ်ထက် ပလာစမာ သိပ်သည်းဆ ပိုများသည်။

6. အကျဉ်းချုပ်နှင့် Outlook

အပူချိန်နိမ့် epitaxy နည်းပညာ၏လက်ရှိအခြေအနေ

စာပေသုတေသနနှင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းမှတဆင့်၊ နည်းပညာပိုင်းဆိုင်ရာ ဝိသေသလက္ခဏာများ၊ စက်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံ၊ လုပ်ငန်းခွင်အခြေအနေများနှင့် စမ်းသပ်မှုရလဒ်များ အပါအဝင် အပူချိန်နိမ့် epitaxy နည်းပညာ၏ လက်ရှိအခြေအနေကို ဖော်ပြထားပါသည်။ ဤနည်းပညာများသည် ပြင်ပစက်ကွင်းချိတ်ဆက်မှုမှတစ်ဆင့် စွမ်းအင်ကို ပေးစွမ်းပြီး ကြီးထွားမှုအပူချိန်ကို ထိရောက်စွာ လျှော့ချပေးကာ အက်သွန်အလွှာ၏ သွင်ပြင်လက္ခဏာများနှင့် လိုက်လျောညီထွေဖြစ်အောင်၊ ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး လိုက်လျောညီထွေရှိသော (opto) အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများကို ပြင်ဆင်နိုင်ခြေကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။

အနာဂတ်သုတေသနလမ်းညွှန်

အပူချိန်နိမ့်သော epitaxy နည်းပညာသည် ကျယ်ပြန့်သော အသုံးချမှု အလားအလာများ ရှိသော်လည်း ၎င်းသည် စူးစမ်းလေ့လာရေး အဆင့်တွင်သာ ရှိနေသေးသည်။ ၎င်းသည် အင်ဂျင်နီယာအသုံးချမှုဆိုင်ရာ ပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန်အတွက် စက်ကိရိယာနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်ဆိုင်ရာ ကဏ္ဍနှစ်ခုစလုံးမှ နက်ရှိုင်းစွာ သုတေသနပြုရန် လိုအပ်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ပလာစမာရှိ အိုင်းယွန်းစစ်ထုတ်ခြင်းပြဿနာကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားစဉ်တွင် ပိုမိုမြင့်မားသောသိပ်သည်းဆပလာစမာကို မည်သို့ရရှိနိုင်ကြောင်း ထပ်မံလေ့လာရန် လိုအပ်ပါသည်။ အပူချိန်နိမ့်သော အပူချိန်တွင် ကလိုင်တွင်းရှိ ကြိုတင်တုံ့ပြန်မှုကို ထိထိရောက်ရောက် နှိမ်နင်းရန် ဓာတ်ငွေ့တစ်သားတည်းဖြစ်စေသော ကိရိယာ၏ ဖွဲ့စည်းပုံကို ဒီဇိုင်းဆွဲနည်း၊ ပလာစမာကို တိကျသောအပေါက်အတွင်း ဖိအားသက်ရောက်စေသော မီးပွားများ သို့မဟုတ် လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်းများကို ရှောင်ရှားရန် အပူချိန်နိမ့် epitaxial ပစ္စည်းများ၏ အပူပေးကိရိယာကို မည်ကဲ့သို့ ဒီဇိုင်းဆွဲရမည်နည်း။

မျှော်လင့်ထားသည့် အလှူငွေ

ဤနယ်ပယ်သည် အလားအလာရှိသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးဦးတည်ချက်ဖြစ်လာပြီး မျိုးဆက်သစ် optoelectronic ကိရိယာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် အရေးကြီးသော ပံ့ပိုးကူညီမှုများ ပြုလုပ်နိုင်လိမ့်မည်ဟု မျှော်လင့်ပါသည်။ သုတေသီများ၏ စိတ်အားထက်သန်စွာ အာရုံစိုက်မှုနှင့် အားထက်သန်စွာ မြှင့်တင်မှုနှင့်အတူ၊ ဤနယ်ပယ်သည် အနာဂတ်တွင် အလားအလာရှိသော ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေး ဦးတည်ချက်တစ်ခုအဖြစ် ကြီးထွားလာမည်ဖြစ်ပြီး (optoelectronic) စက်ပစ္စည်းများ၏ မျိုးဆက်သစ်များ၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် အရေးကြီးသော ပံ့ပိုးကူညီမှုများ ပြုလုပ်ပေးမည်ဖြစ်သည်။