Galliumarsenid-Einkristall-Züchtungsmethoden: LEC, VB, VGF

Galliumarsenid-Einkristall-Züchtungsmethoden: LEC, VB, VGF

Methode zur Züchtung von Galliumarsenid-EinkristallenPAM-XIAMENBei der Herstellung von Produkten handelt es sich um die flüssigkeitsversiegelte Straight-Pull-Methode (LEC), die vertikale Bridgman-Methode (VB) oder die vertikale Gradientenerstarrung (VGF), die derzeit gängige industrielle Wachstumsmethoden sind. Hier finden Sie eine kurze Einführung in die Methode zum Züchten von GaAs-Einkristallen.

1. LEC für das Wachstum von Galliumarsenid-Einkristallen

Die LEC-Methode ist das Hauptverfahren zur Züchtung von undotierten halbisolierenden Galliumarsenid-Einkristallen (SI GaAs). Derzeit werden mehr als 80 % der auf dem Markt erhältlichen halbisolierenden Galliumarsenid-Einkristalle nach der LEC-Methode gezüchtet.

Das LEC-Verfahren verwendet eine Graphitheizung und einen PBN-Tiegel und verwendet B2O3 als flüssiges Versiegelungsmittel, um Galliumarsenidkristalle in einer Argonatmosphäre von 2 MPa zu züchten. Die Hauptvorteile des LEC-Verfahrens sind hohe Zuverlässigkeit, einfaches Wachstum längerer Einkristalle mit großem Durchmesser, kontrollierbarer Kristallkohlenstoffgehalt und gute halbisolierende Eigenschaften des Kristalls.

Die Hauptnachteile sind: Die chemische Dosis ist schwer zu kontrollieren, der Temperaturgradient des thermischen Feldes ist groß (100~150 K/cm), die Versetzungsdichte des Kristalls beträgt 104 oder mehr und die Verteilung ist ungleichmäßig.

2. VB für das Wachstum von einkristallinem Galliumarsenid

Die VB-Methode ist ein Ende der 1980er Jahre entwickeltes Kristallwachstumsverfahren. Der synthetisierte Galliumarsenid-Polykristall, B2O3 und Impfkristalle werden in einen PBN-Tiegel gefüllt und in einer evakuierten Quarzflasche versiegelt. Der Ofenkörper wird vertikal aufgestellt. Anschließend wird die Quarzflasche mittels Widerstandsdrahtheizung senkrecht in die Mitte des Ofenkörpers gestellt.

Der Galliumarsenid-Polykristall wird bei hoher Temperatur geschmolzen und dann mit dem Impfkristall verschweißt, und dann werden die Quarzflasche und der Tiegel durch die Stützstange angetrieben, um sich durch den mechanischen Übertragungsmechanismus nach unten zu bewegen. Unter einem bestimmten Temperaturgradienten wächst der GaAs-Einkristall langsam vom Impfkristallende nach oben.

Das VB-Verfahren kann nicht nur einen Galliumarsenid-Einkristall mit niedrigem Widerstand züchten, sondern auch einen halbisolierenden Galliumarsenid-Einkristall mit hohem Widerstand. Die durchschnittliche EPD der Kristalle liegt unter 5 000/cm-2.

3. VGF für die Züchtung von GaAs-Einkristallen

Die Prinzipien und Anwendungsgebiete des VGF-Verfahrens und des VB-Verfahrens sind grundsätzlich ähnlich.

Der größte Unterschied besteht darin, dass bei der VGF-Methode der Kristallabsenkmechanismus und der Drehmechanismus entfallen und der Computer das Wärmefeld für eine langsame Abkühlung präzise steuert. Die Wachstumsgrenzfläche bewegt sich vom unteren Ende der Schmelze allmählich nach oben, um das Wachstum des Galliumarsenid-Einkristalls abzuschließen. Durch den Wegfall des mechanischen Übertragungsmechanismus macht dieser Prozess die Kristallwachstumsschnittstelle stabiler und stabiler

geeignet für die Züchtung von Galliumarsenid-Einkristallen mit extrem geringer Versetzung.

Der Nachteil des VB- und VGF-Verfahrens besteht darin, dassGaAs-KristallWährend des Kristallwachstumsprozesses kann das Wachstum nicht beobachtet und beurteilt werden, und der Kristallwachstumszyklus ist relativ lang.

4. Charakterisierungstechnologie von Galliumarsenid-Materialien

Als Vertreter der Halbleitermaterialien der zweiten Generation hat der Galliumarsenid-Einkristall wichtige Anwendungen in Experimenten der Hochenergie-Kollisionsphysik, in der Raumfahrtwissenschaft und -technologie sowie in der Detektion radioaktiver Abfälle. Daher ist es von großer Bedeutung, seine Strahlungswirkung und seine Anti-Strahlungs-Fähigkeit zu untersuchen.

Niederfrequentes Rauschen hat große Erfolge bei der Charakterisierung der Strahlungsschädigung von Siliziumvorrichtungen erzielt, und ihre technischen Eigenschaften erfüllen auch die technischen Anforderungen zur Charakterisierung der Strahlungsschädigung von Galliumarsenid-Materialien.

Powerwaywafer

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