GaN auf Saphir GaN Epitaxy Vorlage auf Saphir 2 Zoll 4 Zoll 6 Zoll 8 Zoll

GaN auf Saphir GaN Epitaxy Vorlage auf Saphir 2 Zoll 4 Zoll 6 Zoll 8 Zoll

Zusammenfassung:

Galliumnitrid (GaN) auf Sapphire-Epitaxietemplates sind hochmoderne Materialien, die in N-Typ-, P-Typ- oder Halbisolierformen erhältlich sind.Diese Vorlagen sind für die Vorbereitung von fortgeschrittenen Halbleiteroptoelektronischen Geräten und elektronischen Geräten bestimmt.Der Kern dieser Vorlagen ist eine GaN-Epitaxialschicht, die auf einem Saphirsubstrat angebaut wird,Das Ergebnis ist eine zusammengesetzte Struktur, die die einzigartigen Eigenschaften beider Materialien nutzt, um eine überlegene Leistung zu erzielen.

Struktur und Zusammensetzung:

1. Galliumnitrid (GaN) Epitaxialschicht:

   • Einzelkristalldünne Folie: Die GaN-Schicht besteht aus einem kristalldünnen Film, der eine hohe Reinheit und eine hervorragende kristallographische Qualität gewährleistet.Auf diese Weise wird die Leistung der auf diesen Vorlagen hergestellten Vorrichtungen verbessert..
   • Materielle Eigenschaften: GaN ist bekannt für seine breite Bandbreite (3,4 eV), hohe Elektronenmobilität und hohe Wärmeleitfähigkeit.sowie für Geräte, die in rauen Umgebungen arbeiten.

2. Saphir-Substrat:

   • Mechanische Festigkeit: Saphir (Al2O3) ist ein robustes Material mit außergewöhnlicher mechanischer Festigkeit, das eine stabile und langlebige Grundlage für die GaN-Schicht bietet.
   • Wärmestabilität: Saphir weist hervorragende thermische Eigenschaften auf, darunter hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmestabilität,die bei der Ableitung der während des Betriebs des Geräts erzeugten Wärme und bei der Aufrechterhaltung der Einheitsfähigkeit des Geräts bei hohen Temperaturen helfen.
   • Optische Transparenz: Die Transparenz des Saphirs im ultravioletten bis infraroten Bereich macht ihn für optoelektronische Anwendungen geeignet, wo er als transparentes Substrat zur Ausstrahlung oder Detektion von Licht dienen kann.

Arten von GaN auf Saphirvorlagen:

1. N-Typ-GaN:

   • Doping und Leitfähigkeit: N-Typ GaN wird mit Elementen wie Silizium (Si) bestückt, um freie Elektronen einzuführen, wodurch seine elektrische Leitfähigkeit erhöht wird.Dieser Typ wird häufig in Geräten wie High-Electron-Mobility-Transistoren (HEMT) und Lichtdioden (LED) verwendet, wo eine hohe Elektronenkonzentration entscheidend ist.

2. P-Typ GaN:

   • Doping und Lochleitfähigkeit: P-Typ GaN wird mit Elementen wie Magnesium (Mg) bestückt, um Löcher (Positivladungsträger) einzuführen.die die Bausteine vieler Halbleitergeräte sind, einschließlich LEDs und Laserdioden.

3. Halbisolierende GaN:

   • Verringerte Parasitenkapazität: Halbisolierendes GaN wird in Anwendungen eingesetzt, in denen die Minimierung von parasitären Kapazitäten und Leckströmen von entscheidender Bedeutung ist.Sicherstellung stabiler Leistung und Effizienz.

Herstellungsprozesse:

1. Epitaxialer Ablagerung:

   • Metall-organische chemische Dampfdeposition (MOCVD): Diese Technik wird üblicherweise zum Anbau hochwertiger GaN-Schichten auf Saphirsubstraten eingesetzt.die zu einheitlichen und fehlerfreien Schichten führen.
   • Molekularstrahl-Epitaxie (MBE): Eine weitere Methode zum Anbau von GaN-Schichten, MBE, bietet eine hervorragende Kontrolle auf atomarer Ebene, was für die Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Gerätestrukturen von Vorteil ist.

2. Diffusion:

   • Kontrollierter Doping: Das Diffusionsverfahren wird verwendet, um Dopantien in bestimmte Bereiche der GaN-Schicht einzuführen und ihre elektrischen Eigenschaften an verschiedene Anforderungen des Geräts anzupassen.

3. Ionenimplantation:

   • Präzises Doping und Schadensreparatur: Ionenimplantation ist eine Technik zur Einführung von Dopanten mit hoher Präzision.Nach der Implantation wird häufig Glühen verwendet, um Schäden, die durch den Implantationsprozess verursacht wurden, zu reparieren und die Dopantien zu aktivieren.

Besondere Merkmale:

• Nicht-PS (SSP) -Vorlagen: Diese Vorlagen sind so konzipiert, dass sie zusammen mit PS-Wafern für ebenen Betrieb verwendet werden können, was zu einer klareren Reflexionsmessung beitragen kann.Diese Funktion ist besonders nützlich bei der Qualitätskontrolle und Optimierung optoelektronischer Geräte.
• Niedrigverbundene Mismatch: Die Gitterunterstimmung zwischen GaN und Saphir ist relativ gering und reduziert die Anzahl der Defekte und Verrutschungen in der Epitaxialschicht.Dies führt zu einer besseren Materialqualität und einer verbesserten Leistung der Endgeräte.

Anwendungen:

• Optoelektronische GeräteDie hohe Effizienz und Helligkeit der auf GaN basierenden LEDs machen sie ideal für die Allgemeinbeleuchtung, die Automobilbeleuchtung,und Anzeigetechnologien.
• Elektronische Geräte: Die hohe Elektronenmobilität und thermische Stabilität von GaN machen es für Transistoren mit hoher Elektronenmobilität (HEMT), Leistungsverstärker,mit einer Breite von mehr als 20 mm,.
• Hochleistungs- und Hochfrequenzanwendungen: GaN auf Sapphire ist für Anwendungen, die hohe Leistung und Hochfrequenz erfordern, wie z. B. HF-Verstärker, Satellitenkommunikation und Radarsysteme, unerlässlich.

Für detailliertere Spezifikationen von GaN auf Saphir, einschließlich elektrischer, optischer und mechanischer Eigenschaften, siehe folgende Abschnitte.Diese detaillierte Übersicht unterstreicht die Vielseitigkeit und fortschrittliche Fähigkeiten von GaN auf Sapphire Vorlagen, so daß sie eine optimale Wahl für eine Vielzahl von Halbleiteranwendungen darstellen.

Fotos:

Eigenschaften:

Elektrische Eigenschaften:

1. Weite Bandbreite:

   • GaN: ca. 3,4 eV
   • Ermöglicht Hochspannungsbetrieb und bessere Leistung bei Hochleistungsanwendungen.

2. Hochspannung:

   • GaN kann hohen Spannungen standhalten, ohne abzubauen, was es ideal für Stromgeräte macht.

3. Hohe Elektronenmobilität:

   • Er erleichtert den schnellen Elektronentransport, der zu schnellen elektronischen Geräten führt.

Thermische Eigenschaften:

1. Hochwärmeleitfähigkeit:

   • GaN: ca. 130 W/m·K
   • Saphir: ca. 42 W/m·K
   • Effiziente Wärmeableitung, entscheidend für Hochleistungsgeräte.

2. Thermische Stabilität:

   • Sowohl GaN als auch Saphir behalten ihre Eigenschaften bei hohen Temperaturen bei, was sie für raue Umgebungen geeignet macht.

Optische Eigenschaften:

1. Transparenz:

   • Saphir ist im UV- bis IR-Bereich durchsichtig.
   • GaN wird typischerweise für die Blau-UV-Lichtemission verwendet, die für LEDs und Laserdioden wichtig ist.

2. Brechungsindex:

   • GaN: 2,4 bei 632,8 nm
   • Saphir: 1,76 bei 632,8 nm
   • Wichtig für die Entwicklung optoelektronischer Geräte.

Mechanische Eigenschaften:

1. Härte:

   • Saphir: 9 auf der Mohs-Skala
   • Bietet ein langlebiges Substrat, das Kratzen und Beschädigungen widersteht.

2. Gitterstruktur:

   • GaN hat eine Wurtzit-Kristallstruktur.
   • Die Gitterunterstimmung zwischen GaN und Saphir ist relativ gering (~ 16%), was bei der Verringerung von Defekten während des epitaxialen Wachstums hilft.

Chemische Eigenschaften:

1. Chemische Stabilität:
   • Sowohl GaN als auch Saphir sind chemisch stabil und resistent gegen die meisten Säuren und Basen, was für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit des Geräts wichtig ist.

Diese Eigenschaften verdeutlichen, warum GaN auf Saphir in modernen elektronischen und optoelektronischen Geräten weit verbreitet ist und eine Kombination aus hoher Effizienz, Langlebigkeit,und Leistung unter anspruchsvollen Bedingungen.