GaN新技能：单晶生长仅需1小时，位错低于1%

泉源：第三代半导体风向

6月15日，日本举行了一场“新技能阐明会”，此中先容了一种“高质量GaN晶体生长要领”。

据先容，该技能有几个要害利益：

✔ 办理溶液生长法所存在的“混合物”题目，可将GaN晶体位错缺陷低落至1%以下，从而得到高质量晶体。

✔ 加速晶体生永劫间，1小时就可以得到高质量的氮化镓衬底。

✔ 可用溅射法生产代价低廉、大尺寸GaN晶体。

传统生长法：

存在混合物、生长速率慢

现在，业界已经开辟出一些GaN单晶生长技能，好比氨热法和Na flux（钠助溶剂）法，这2种溶液生长法都可以或许将位错密度等缺陷最小化。

以Na flux为例，在LPE生长几百微米后，籽晶的位错密度可以从108 cm-2数目级淘汰到104 cm-2数目级。

不外，溶液生长法也存在2个题目：

一是晶体中会残留溶液身分，后期会对GaN器件造成破坏。

是以，要实现高质量的GaN单晶，不但要低落位错缺陷，还一定降服混合物的题目。

另一个题目是生长速率慢。研究发觉，当氮压力增添到阈值压力以上，以进步LPE-GaN的生长速率时，坩埚中籽晶周边会多晶GaN，多晶生长会把氮斲丧失，从而导致外延层的生长受到按捺，生长速率低落。

并且在传统的Na flux法中，必要数十个小时才气使 GaN生长的氮浓度到达饱和。

日本新要领：

位错低至1%，衬底生长仅1小时

为办理上述题目，日本国立质料科学研究所、东京产业大学团结开辟了一项新技能——助溶剂膜涂层液相外延法（FFC-LPE）。

东京产业大学表现，FFC-LPE不但办理了GaN晶体生永劫存在的混合物题目，将位错缺陷低落到1/100，并且也进步了生长速率，“因为这种要领的工艺非常简洁，1小时左右的工艺就可以得到高质量的氮化镓衬底”。

据先容，FFC-LPE有两个要害：一是将液态Ga-Na膜涂覆在GaN外貌，用于合成 GaN 晶体；二是添加少量的II族元素（Ca和 Sr）添加剂。

通过添加Ca和Sr添加剂举行FFC-LPE生长，大大进步了晶种和助熔剂的润湿性，从而实现了单分子门路生长模式，可以或许去除混合物。

依据丈量效果，FFC-LPE法生长10 µm厚度后，籽晶—GaN之间的位错密度低落到2.5 × 106 cm-2（<籽晶的1/100）。

东京产业大学表现，现在，他们正在生长小尺寸晶体以确认该要领的有用性。将来，他们将采纳溅射法生产便宜、大尺寸的高质量氮化镓衬底，还会开辟大型晶体生长装置，举行大尺寸结晶的树模试验和有用技能开辟。