PAM-XIAMEN peut fournir un substrat AlN monocristallin, spécifications supplémentaires, veuillez consulter :https://www.powerwaywafer.com/aln-substrate.html.

La structure cristalline d'AlN (nitrure d'aluminium) comprend une wurtzite hexagonale (phase α) et une sphalérite cubique (phase β), et la structure wurtzite hexagonale est une structure stable, comme le montre la figure 1. L'AlN appartient aux semi-conducteurs électroniques à bande interdite directe avec une largeur de bande interdite de 6,2 eV. Au cours des dernières décennies, des chercheurs de divers pays se sont engagés dans des recherches approfondies sur la croissance des monocristaux d'AlN et ont développé diverses méthodes de processus de croissance, telles que l'épitaxie en phase vapeur d'hydrure (HVPE), le dépôt chimique en phase vapeur organométallique (MOCVD), épitaxie par jet moléculaire (MBE), dépôt de couche atomique (ALD) et transport physique de vapeur (PVT).

Fig. 1 : Structure cristalline d'AlN (a) structure hexagonale de wurtzite et (b) type de liaison

Parmi eux, le PVT est largement reconnu comme la seule méthode permettant de cultiver des monocristaux d’AlN de haute qualité sous forme massive. Il présente les caractéristiques d'un taux de croissance rapide, d'une bonne intégrité des cristaux et d'une sécurité élevée, et a toujours été un point chaud de recherche et une difficulté dans la croissance des monocristaux d'AlN. Il existe trois stratégies de croissance importantes pour la croissance du PVT monocristallin AlN :

1) Nucléation et croissance spontanées ;

2) Croissance hétéroépitaxiale sur substrat SiC 4H -/6H ;

3) Croissance épitaxiale homogène.

Parmi eux, la méthode de croissance épitaxiale homogène peut utiliser des cristaux de nitrure d'aluminium de petite taille obtenus par croissance par nucléation spontanée comme germes de cristaux pour la croissance par expansion cristalline. En raison de son absence d'effets de mésappariement de réseau, il peut maintenir, voire améliorer la qualité des cristaux épitaxiaux, tout en offrant l'avantage d'augmenter la taille des cristaux.

1. Surface des habitudes de croissance de l’AlN

Dans la cellule AIN, les plans (0001), [10-10], [-12-10] et [10-11] sont des plans cristallins relativement densément remplis dans le réseau, avec des densités de réseau planes correspondantes de 1,15/a.², 1,25/an², 144/a², et 1,65/a². Ces plans cristallins peuvent tous servir de plans de croissance pour les cristaux d’AlN. La croissance réelle des cristaux d’AIN dépend de la température et de la sursaturation de l’atmosphère dans laquelle le cristal croît. La morphologie cristalline finale est étroitement liée à la phase environnementale et à la structure cristalline et présente une morphologie cristalline spécifique. Ce phénomène est appelé habitude de croissance cristalline, et le plan cristallin de croissance correspondant est le plan d'habitude de croissance.

Selon les résultats des recherches de Lewis, la surface du cristal obtient des positions de torsion favorables à la croissance du cristal grâce à une nucléation bidimensionnelle, liée à son énergie d'interface. Dans le cas d'une sursaturation élevée, les plans cristallins avec une énergie d'interface élevée et les plans cristallins avec une énergie d'interface faible peuvent librement nucléer et croître. La croissance des cristaux peut être obtenue sans suivre d’habitudes de croissance spécifiques, et les cristaux développés ne reflètent pas des formes cristallines spécifiques. Dans le cas d'une faible sursaturation, les plans cristallins ayant une énergie interfaciale élevée sont plus susceptibles de former des noyaux bidimensionnels et de recevoir une croissance préférentielle que ceux ayant une faible énergie interfaciale. La nucléation bidimensionnelle des plans cristallins à faible énergie interfaciale est souvent supprimée et le taux de croissance des plans cristallins est en retard par rapport à ceux à énergie interfaciale élevée. Dans ce cas, le résultat de la croissance cristalline est que le cristal a une forme cristalline spécifique.

2. LeRrelationBentreAlNCcristalHabites etGrangéeTtempérature

De nombreuses expériences de croissance par nucléation spontanée ont montré que lorsque la température de croissance est basse, les cristaux développés spontanément se développent en forme d'aiguille en spirale, avec un taux de croissance de plusieurs ordres de grandeur plus élevé dans la direction c que dans les autres directions ; Lorsque la température de croissance est comprise entre 2 050 et 2 100 ℃, la morphologie macroscopique de la croissance cristalline passe de la forme d'une aiguille à la forme d'un prisme hexagonal typique ; Lorsque la température de croissance augmente jusqu'à 2 150-2 200 ℃, le cristal présente une croissance équiaxe. Cependant, lorsque la température de croissance augmente encore jusqu'à 2 250-2 300 ℃, la morphologie macroscopique du cristal présente une forme de coin irrégulière, comme le montre la figure 2.

Fig. 2 Relation entre les habitudes cristallines d'AlN et la température de croissance

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