2023-02-15
3세대 반도체 물질은 실리콘 재료에 비해 있을 수 없는 물질적 성능 장점을 가집니다. 장치의 성능을 결정하는 대역폭, 열전도율, 파괴전계와 다른 특성의 특성으로 판단할 때, 3세대 반도체는 실리콘 재료의 그것 보다 더 낫습니다. 그러므로, 3세대 반도체에 대한 도입은 잘 오늘 실리콘 재료의 결점을 해결하고 장치를 향상시킬 수 있습니다. 방열, 도통 손실, 고온, 고주파와 다른 특성은 광 전자 공학과 마이크로일렉트로닉스 업계에서 새 엔진으로 알려집니다.
그들 중에, GaN은 폭넓은 응용을 가지고 있고, 실리콘 뒤에 가장 중요한 반도체 물질의 하나로 간주됩니다. 넓게 요즈음 사용된 실리콘-기반 전력 소자와 비교해서, GaN 전력 소자는 높게 비판적 전계 강도와 낮은 개방 상태 저항과 더 빠른 전환 주파수를 가지며, 그것이 고온에 더 높은 시스템 효율과 업무를 달성할 수 있습니다.
동질적 에피택시의 어려움
기판으로서, GaN은 GaN 에피택셜 막으로서 성장하기 위한 가장 적당한 기판 물질을 자연스럽게 있습니다. 동질적 열벽 증착기는 이질적 기판 물질을 이용하여 마주치게 된 격자 부정합과 열적 불일치의 문제를 근본적으로 해결할 수 있고, 성장 방법 동안 물질 사이에 특성에서의 차이에서 기인된 스트레스를 최소화하고, 이질적인 기판과 비교해서 있을 수 없는 고품질 GaN 에피택셜 레이어를 성장시킬 수 있습니다. 예를 들면, 에피 시트가 기판으로서 갈륨 나이트라이드를 성장될 수 있는 고품질 갈륨 나이트라이드. 내부 결함밀도는 사파이어 기판과 에피 시트의 천 번째로 감소할 수 있습니다, 효과적으로 어느 것이 LED의 접합 온도를 감소시키고 10 번이상 단위 영역마다 밝기를 증가시킬 수 있습니까.
GaN은 갈륨 나이트라이드가 NH3과 순수한 금속 갈륨으로부터 합성된 때인 1932년에 처음으로 합성되었습니다. 그때 이후로, 비록 GaN이 대기압에서 용해될 수 없기 때문에, 많은 긍정적인 갈륨 나이트라이드 단일결정 재료에 대한 연구가 있었지만, 그것은 고온에 Ga와 N2로 분해되고 그것의 융해점 (2300' Ｃ)에 있는 분해 압이 6GPa 만큼높게 있습니다. 그것은 현재 성장 장비가 GaN 융해점에 그와 같은 고압을 견뎌내기에 어렵습니다. 그러므로, 전통적 용탕법은 이질적 에피택시가 단지 다른 기판에 선택될 수 있도록 GaN 단결정의 성장을 위해 사용될 수 없으세요. 요즈음, 갈륨-질소 단결정체 기판과 동질적 에피 장치의 개발이 이질적 에피 장치의 적용보다 뒤떨어지게 하면서, 갈륨-질소계 장치는 주로 이질적인 기판 (실리콘, 탄화규소, 사파이어, 기타 등등)을 기반으로 합니다.
여러 기판 물질
사파이어
LED 기판 시장의 큰 몫을 차지하면서, 강옥으로 알려진 사파이어 (α-Al2O3)가 가장 상업적으로 사용된 LED 기판 물질입니다. 초기 사용에서, 사파이어 기판은 그것의 고유 장점을 반영합니다. GaN 필름 성장은 SiC 기판에 성장된 영화의 전위 밀도에 비슷하고 사파이어가 용해 기술에 의해 성장됩니다. 절차는 더 성숙합니다. 그것은 산업 개발을 위해 적당한 낮은 비용, 더 큰 크기와 고품질 단일 결정을 획득할 수 있습니다. 그러므로, 그것은 LED 산업에 가장 이르고 가장 폭넓게 사용한 기판 물질입니다.
탄화규소
탄화규소는 시장 점유율에 현재 초 단지 사파이어 빛 LED 기판 물질인 그룹 IV-IV 반도체 물질입니다. SiC는 다양한 결정 유형을 갖, 그것이 3가지 범주로 분할될 수 있습니다 : (3C-SiC와 같이) 입방적이고 (15R-SiC와 같은 4H-SiC)와 다이아몬드와 같이) 6 각형입니다. 대부분은 크리스탈은 3C, 4H와 6H이며, 4H와 6H-SiC가 주로 GaN 기판으로서 사용됩니다.
탄화규소는 매우 LED 기판인데 적합합니다. 그러나, 고품질 성장 때문에, 큰 사이즈 Sic 단 결정은 힘들고 SiC가 층상 구조이며, 그것이 클레이트 쉽고 가공성능이 가난합니다. 그것은 에피택셜 층의 품질을 영향을 미치는 기판 표면에 단차 불량을 도입하기 쉽습니다. 같은 크기의 SiC 기판에 대한 가격은 사파이어 기판의 그것과 높은 가격이 그것의 대규모 적용을 제한하는 수많은 시간입니다.
단결정성 실리콘
실리콘 재료는 요즈음 가장 폭넓게 사용되고 성숙한 반도체 물질입니다. 단결정성 실리콘 재료 성장 기술의 높은 성숙 때문에, 그것은 저비용, 큰 크기 (6-12 인치)와 고품질 기판을 획득하기 쉬우며, 그것이 매우 LED의 비용을 줄일 수 있습니다. 게다가, 실리콘 단일결정이 넓게 마이크로 전자공학의 분야에서 사용되었기 때문에, 반도체 LED 소자의 소형화에 도움이 된 LED 칩과 집적 회로의 직접적인 일체화는 단결정 실리콘 기판을 이용하여 실현될 수 있습니다. 게다가 가장 폭넓게 사용된 LED 기판과 비교해서 사파이어 빛이어 단결정성 실리콘은 연기에서 몇몇 장점을 가집니다 : 고열 전도성, 좋은 전기 전도도, 수직 구조는 준비될 수 있고, 더 고전력 LED 준비에 적합합니다.
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