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2023-02-15
Le matériel troisième génération de semi-conducteur a les avantages matériels de représentation qui ne peuvent pas être comparés aux matériaux de silicium. D'après les caractéristiques de la largeur de bande, de la conduction thermique, du champ électrique de panne et d'autres caractéristiques qui déterminent la représentation du dispositif, le semi-conducteur troisième génération est meilleur que celui des matériaux de silicium. Par conséquent, l'introduction du semi-conducteur troisième génération peut bien résoudre les points faibles des matériaux de silicium aujourd'hui et améliorer le dispositif. Thermique la dissipation, perte de conduction, haute température, la haute fréquence et d'autres caractéristiques sont connues comme nouveau moteur dans des industries d'optoélectronique et de microélectronique.
Parmi eux, GaN a l'application large et est considéré l'un des matériaux les plus importants de semi-conducteur après silicium. Comparé aux dispositifs de puissance basés sur silicium très utilisés actuellement, les dispositifs de puissance de GaN ont plus haute résistance critique de champ électrique, abaissent la résistance d'ouvert-état, et la fréquence de changement plus rapide, qui peut réaliser une efficacité et un travail de système plus élevés à températures élevées.
Difficultés d'épitaxie homogène
Comme substrat, GaN est naturellement le matériel de substrat le plus approprié pour s'élever comme film épitaxial de GaN. La croissance épitaxiale homogène peut fondamentalement résoudre le problème de la disparité de trellis et la disparité thermique a rencontré en employant les matériaux hétérogènes de substrat, réduit au minimum l'effort provoqué par des différences dans les propriétés entre les matériaux pendant le processus de croissance, et peut élever une couche épitaxiale de haute qualité de GaN qui ne peut pas être comparée au substrat hétérogène. Par exemple, des feuilles épitaxiales de nitrure de haute qualité de gallium peuvent être développées avec de la nitrure de gallium comme substrat. La densité interne de défaut peut être réduite à l'un-millième de la feuille épitaxiale avec le substrat de saphir, qui peut effectivement réduire la température de jonction de la LED et augmenter l'éclat par unité de superficie par plus de 10 fois.
GaN a été synthétisé la première fois en 1932, quand la nitrure de gallium a été synthétisée de NH3 et de métal pur GA. Depuis lors, bien qu'il y ait eu beaucoup d'études positives sur les matériaux monocristallins de nitrure de gallium, parce que GaN ne peut pas être fondu à la pression atmosphérique, il soit décomposé en GA et N2 à température élevée, et pression de décomposition à son point de fusion (2300°C) est aussi haut que 6GPa. Il est difficile que l'équipement actuel de croissance résiste à une telle haute pression au point de fusion de GaN. Par conséquent, la méthode traditionnelle de fonte ne peut pas être employée pour la croissance des monocristaux de GaN, épitaxie tellement hétérogène peut seulement être choisie sur d'autres substrats. Actuellement, des dispositifs basés sur GaN sont principalement basés sur les substrats hétérogènes (silicium, carbure de silicium, saphir, etc.), faisant le développement des substrats de monocristal de GaN et les dispositifs épitaxiaux homogènes sont en retard l'application des dispositifs épitaxiaux hétérogènes.
Plusieurs matériaux de substrat
Saphir
Le saphir (α-Al2O3), également connu sous le nom de corindon, est le matériel le plus commercialement utilisé de substrat de LED, occupant une grande part du marché de substrat de LED. Dans l'utilisation à court terme, le substrat de saphir reflète ses avantages uniques. Le film de GaN développé est comparable à la densité de dislocation du film développé sur sic le substrat, et le saphir est développé par technologie de fonte. Le processus est plus mûr. Il peut obtenir un monocristal plus peu coûteux, plus de grande taille et de haute qualité, qui convient au développement industriel. Par conséquent, c'est le matériel de substrat le plus tôt et le plus très utilisé dans l'industrie de LED.
Carbure de silicium
Le carbure de silicium est un matériel de semi-conducteur du groupe IV-IV, qui est actuellement un deuxième seul matériel de substrat du saphir LED dans la part de marché. A sic un grand choix de types en cristal, qui peuvent être divisés en trois catégories : cubique (comme 3C-SiC), hexagonal (comme 4H-SiC) et diamant (tel que 15R-SiC). La plupart des cristaux sont 3C, 4H et 6H, dont 4H et 6H-SiC sont principalement employés comme substrats de GaN.
Le carbure de silicium est très approprié à être un substrat de LED. Cependant, en raison de la croissance de haute qualité, le monocristal sic de grande taille est difficile, et est sic une structure posée, qui est facile au cleate, et l'interprétation de usinage est pauvre. Il est facile de présenter des défauts d'étape sur la surface de substrat, qui affecte la qualité de la couche épitaxiale. Le prix sic du substrat de la même taille est des dizaines de fois celui du substrat de saphir, et le prix élevé limite son application à grande échelle.
Silicium monocristallin
Le matériel de silicium est le matériel de semi-conducteur le plus très utilisé et le plus mûr actuellement. En raison de la maturité élevée de la technologie monocristalline de croissance de matériel de silicium, il est facile d'obtenir le substrat bon marché, de grande taille (6-12 pouces) et de haute qualité, qui peut considérablement réduire le coût de LED. D'ailleurs, parce que le silicium monocristallin a été très utilisé dans le domaine de la microélectronique, l'intégration directe des puces et des circuits intégrés de LED peut être réalisée à l'aide du substrat de silicium monocristallin, qui favorise la miniaturisation des dispositifs de LED. En outre, comparé au substrat de LED le plus très utilisé, le saphir, silicium monocristallin a quelques avantages dans l'interprétation : la conduction thermique élevée, bonne conductivité électrique, les structures verticales peut être préparée, et est plus appropriée à la préparation de haute puissance de LED.
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