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.
En términos generales, el desajuste de menos del 5% significa que es fácil de cultivar, del 5% al 25% significa que puede crecer y más del 25% significa que no puede crecer. La epitaxia en fase vapor generalmente requiere un grado de desajuste de menos del 10%, la epitaxia en fase líquida requiere un grado de desajuste de menos del 1% y las heterouniones optoelectrónicas requieren menos del 0,1%.
¿Por qué utilizar la capa 1 y la capa 2? Porque el concepto también es aplicable entre la capa epitaxial y la capa epitaxial.
De acuerdo con la dirección de coincidencia óptima para que coincida con la película, el sustrato debe seleccionar la longitud del período atómico adecuada.
La disposición periódica de los átomos en los cristales trigonales y hexagonales puede ser a, √3a, 2a (correspondiente a 3.185, 5.517, 6.370 del GaN hexagonal).
El período de disposición de los átomos de cristal cúbicos puede ser a / √2, a, √2a (correspondientes a 3,21, 4,54, 6,42 de GaN cúbico).
Desajuste de celosía de GaN = ∣ (período de disposición atómica de la película epitaxial-período de disposición atómica del sustrato) ∣ / período de disposición atómica de la película epitaxial.
Los sustratos para el cultivo de GaN son los siguientes:
| sustratos | Constante de celosía aA | Constante de celosía cA | % De desajuste de celosía | Coeficiente de expansión térmica 10 ^ -6 / K | % De desajuste térmico |
| 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% |
- Entre todos los materiales de la tabla, elMateriales GaN, 4H-SiC y 6H-SiCson de Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd.
El método para determinar el desajuste de la red de GaN (nitruro de galio) es muy simple. Suponiendo que el desajuste de la red de Gan en el sustrato de SiC es cero, el espaciado interplanar en el espectro XRD obtenido debería ser consistente. El espaciado interplanar puede ser directamente equivalente al período de disposición atómica, pero si el grado de desajuste excede el 25%, la rotación de la red debe considerarse y recalcularse de acuerdo con el período de disposición atómica emparejada. Por ejemplo, el emparejamiento de GaN y Al2O3.
Si la capa de desajuste de la red de GaN debe crecer epitaxialmente, generalmente se agregan en el medio algunas capas epitaxiales para el emparejamiento. Por ejemplo, después de que se cultiva una capa de TiN o TiC sobre un sustrato de zafiro, se hace crecer GaN, y luego se puede despegar la capa de GaN, que es el GaN autoportante.
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