The GaN lattice mismatch grown on silicon carbide substrates is low. The low lattice mismatch of gallium nitride on SiC wafers indicates that the lattices of layer 1 and layer 2 match each other. The better the match, the fewer defects, and the better the performance and lifetime of the device. The higher the degree of lattice mismatch, the greater the possibility of defects.
Im Allgemeinen bedeutet eine Nichtübereinstimmung von weniger als 5%, dass es leicht zu wachsen ist, 5% -25% bedeutet, dass es wachsen kann, und mehr als 25% bedeutet, dass es nicht wachsen kann. Die Dampfphasenepitaxie erfordert im Allgemeinen einen Fehlanpassungsgrad von weniger als 10%, die Flüssigphasenepitaxie erfordert einen Fehlanpassungsgrad von weniger als 1% und optoelektronische Heteroübergänge erfordern weniger als 0,1%.
Warum Schicht 1 und Schicht 2 verwenden? Denn das Konzept ist auch zwischen der Epitaxieschicht und der Epitaxieschicht anwendbar.
Entsprechend der optimalen Anpassungsrichtung zur Anpassung an den Film muss das Substrat die geeignete Atomperiodenlänge auswählen.
Die periodische Anordnung der Atome in den trigonalen und hexagonalen Kristallen kann a, √3a, 2a sein (entsprechend 3,185, 5,517, 6,370 des hexagonalen GaN).
Die Anordnungsperiode von kubischen Kristallatomen kann a / √2, a, √2a sein (entsprechend 3,21, 4,54, 6,42 von kubischem GaN).
GaN-Gitterfehlanpassung = ∣ (Atomanordnungsperiode des Epitaxiefilms - Atomanordnungsperiode des Substrats) ∣ / Atomanordnungsperiode des Epitaxiefilms.
Substrate zum Züchten von GaN sind wie folgt:
| Substrate | Gitterkonstante aA | Gitterkonstante cA | Gitterfehlanpassung% | Wärmeausdehnungskoeffizient 10 ^ -6 / K. | Thermische Fehlanpassung% |
| GaN | 3.188 | 5.185 | 0 | 5.6 | 0 |
| Si | 5,430 (√2) | – | 20.4 | 2.6 | 54% |
| Al2O3 | 4,758 (√3) | 12.982 | 13.8 | 7.5 | -34% |
| 3C-SiC | 4,359 (√2) | – | 3.3 | 3.8 | 32% |
| 4H-SiC | 3.082 | 10.061 | 3.3 | 3.8 | 32% |
| 6H-SiC | 3.081 | 15.117 | 3.4 | 3.8 | 32% |
| 15R-SiC | 3.073 | 37.7 | 3.6 | 3.8 | 32% |
| AlN | 3.112 | 4.982 | 2.4 | 4.2 | 25% |
- Unter allen Materialien in der Tabelle ist dieGaN-, 4H-SiC- und 6H-SiC-Materialiensind von Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd.
Das Verfahren zur Bestimmung der GaN (Galliumnitrid) -Gitterfehlanpassung ist sehr einfach. Unter der Annahme, dass die Gan-Gitterfehlanpassung auf dem SiC-Substrat Null ist, sollte der Abstand zwischen den Ebenen im erhaltenen XRD-Spektrum konsistent sein. Der interplanare Abstand kann direkt der atomaren Anordnungsperiode entsprechen, aber wenn der Grad der Nichtübereinstimmung 25% überschreitet, sollte die Gitterrotation berücksichtigt und gemäß der angepassten atomaren Anordnungsperiode neu berechnet werden. Zum Beispiel die Anpassung von GaN und Al2O3.
Wenn die GaN-Gitterfehlanpassungsschicht epitaktisch wachsen muss, werden im Allgemeinen einige Epitaxieschichten zur Anpassung in der Mitte hinzugefügt. Beispielsweise wird nach dem Aufwachsen einer Schicht aus TiN oder TiC auf einem Saphirsubstrat GaN gezüchtet, und dann kann die GaN-Schicht abgezogen werden, bei der es sich um das selbsttragende GaN handelt.
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