Tăng trưởng tinh thể AlN bằng phương pháp PVT

Thế hệ thứ ba của vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng, bao gồm gali nitrit (GaN), cacbua silic (SiC) và nhôm nitrit (AlN), thể hiện các đặc tính điện, nhiệt và quang âm tuyệt vời. Những vật liệu này giải quyết những hạn chế của thế hệ vật liệu bán dẫn thứ nhất và thứ hai, thúc đẩy đáng kể ngành công nghiệp bán dẫn.

Hiện nay, việc chuẩn bị và ứng dụng công nghệSiCvà GaN được thiết lập tương đối tốt. Ngược lại, nghiên cứu về AlN, kim cương và oxit kẽm (ZnO) vẫn đang ở giai đoạn đầu. AlN là chất bán dẫn vùng cấm trực tiếp có năng lượng vùng cấm là 6,2 eV. Nó có độ dẫn nhiệt, điện trở suất, cường độ trường đánh thủng cao và độ ổn định nhiệt và hóa học tuyệt vời. Do đó, AlN không chỉ là vật liệu quan trọng cho các ứng dụng ánh sáng xanh và tia cực tím mà còn đóng vai trò là vật liệu đóng gói, cách ly điện môi và vật liệu cách điện thiết yếu cho các thiết bị điện tử và mạch tích hợp. Nó đặc biệt phù hợp với các thiết bị có nhiệt độ cao và công suất cao.

Hơn nữa, AlN và GaN thể hiện khả năng tương thích nhiệt và hóa học tốt. AlN thường được sử dụng làm chất nền epiticular GaN, có thể làm giảm đáng kể mật độ khuyết tật trong các thiết bị GaN và nâng cao hiệu suất của chúng. Do tiềm năng ứng dụng đầy hứa hẹn của nó, các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang chú ý đáng kể đến việc điều chế tinh thể AlN kích thước lớn, chất lượng cao.

Hiện nay, các phương pháp chế biếntinh thể AlNbao gồm phương pháp giải pháp, nitrat hóa trực tiếp kim loại nhôm, epit Wax pha hơi hydrua (HVPE) và vận chuyển hơi vật lý (PVT). Trong số này, phương pháp PVT đã trở thành công nghệ chủ đạo để phát triển tinh thể AlN do tốc độ tăng trưởng cao (lên tới 500-1000 μm/h) và chất lượng tinh thể vượt trội, với mật độ lệch vị trí dưới 10^3 cm^-2.

Nguyên lý và quy trình phát triển tinh thể AlN bằng phương pháp PVT

Sự phát triển tinh thể AlN bằng phương pháp PVT được hoàn thành thông qua các bước thăng hoa, vận chuyển pha khí và kết tinh lại bột thô AlN. Nhiệt độ môi trường tăng trưởng cao tới 2300oC. Nguyên lý cơ bản của sự phát triển tinh thể AlN bằng phương pháp PVT tương đối đơn giản, thể hiện trong công thức sau: 2AlN(s) =⥫⥬ 2Al(g) + N2(g) (1)

Các bước chính của quá trình tăng trưởng của nó như sau: (1) thăng hoa bột thô AlN; (2) truyền tải các thành phần pha khí nguyên liệu; (3) hấp phụ các thành phần pha khí trên bề mặt tăng trưởng; (4) khuếch tán bề mặt và tạo mầm; (5) quá trình giải hấp [10]. Dưới áp suất khí quyển tiêu chuẩn, tinh thể AlN bắt đầu phân hủy chậm thành hơi Al và nitơ ở khoảng 1700 °C. Khi nhiệt độ đạt tới 2200°C, phản ứng phân hủy AlN diễn ra nhanh chóng. Hình 1 là đường cong thể hiện mối quan hệ giữa áp suất riêng phần của các sản phẩm pha khí AlN và nhiệt độ môi trường. Vùng màu vàng trong hình là nhiệt độ quá trình của tinh thể AlN được điều chế bằng phương pháp PVT. Hình 2 là sơ đồ cấu trúc lò tăng trưởng của tinh thể AlN được điều chế bằng phương pháp PVT.

Ưu đãi của Semicorexgiải pháp nồi nấu kim loại chất lượng caocho sự phát triển đơn tinh thể. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com