Трудности при получаването на GaN

Като полупроводников материал от трето поколение галиевият нитрид често се сравнява сСилициев карбид. Галиевият нитрид все още демонстрира своето превъзходство с голямата си ширина на обхвата, високо напрежение на пробив, висока топлопроводимост, висока скорост на дрейф на наситени електрони и силна устойчивост на радиация. Но не може да се отрече, че подобно на силициевия карбид, галиевият нитрид също има различни технически затруднения.

Проблем с материала на субстрата

Степента на съвпадение между субстрата и решетката на филма влияе върху качеството на GaN филма. Понастоящем най-често използваният субстрат е сапфир (Al2O3). Този вид материал е широко използван поради простата си подготовка, ниската цена, добрата термична стабилност и може да се използва за отглеждане на филми с големи размери. Въпреки това, поради голямата разлика в константата на решетката и коефициента на линейно разширение от галиев нитрид, подготвеният филм от галиев нитрид може да има дефекти като пукнатини. От друга страна, тъй като монокристалът на субстрата не е разрешен, плътността на хетероепитаксиалните дефекти е доста висока и полярността на галиевия нитрид е твърде голяма, трудно е да се получи добър омичен контакт метал-полупроводник чрез високо допиране, така че процесът на производство е по-сложен.

Проблеми с подготовката на филм от галиев нитрид

Основните традиционни методи за получаване на тънки слоеве от GaN са MOCVD (отлагане на метални органични пари), MBE (молекулярно-лъчева епитаксия) и HVPE (хидридна парофазова епитаксия). Сред тях методът MOCVD има голяма производителност и кратък цикъл на растеж, който е подходящ за масово производство, но се изисква отгряване след растежа и полученият филм може да има пукнатини, което ще повлияе на качеството на продукта; методът MBE може да се използва само за приготвяне на малко количество GaN филм наведнъж и не може да се използва за широкомащабно производство; кристалите GaN, генерирани чрез метода HVPE, са с по-добро качество и растат по-бързо при по-високи температури, но високотемпературната реакция има относително високи изисквания за производствено оборудване, производствени разходи и технология.