炭化ケイ素基板上の窒化ガリウムの低格子不整合

炭化ケイ素基板上の窒化ガリウムの低格子不整合

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.

一般的に、ミスマッチが5%未満の場合は成長しやすく、5%〜25%の場合は成長できることを意味し、25%を超える場合は成長できないことを意味します。 気相エピタキシーは一般に10%未満のミスマッチ度を必要とし、液相エピタキシーは1%未満のミスマッチ度を必要とし、光電子ヘテロ接合は0.1%未満を必要とします。

なぜレイヤー1とレイヤー2を使用するのですか? この概念は、エピタキシャル層とエピタキシャル層の間にも適用できるためです。

フィルムを一致させるための最適な一致方向に従って、基板は適切な原子周期長を選択する必要があります。

三方晶および六方晶の原子の周期的配置は、a、√3a、2a(六方晶GaNの3.185、5.517、6.370に対応)である可能性があります。

三方晶と六方晶の原子の周期的な配置

立方晶原子の配列周期は、a /√2、a、√2a(立方晶GaNの3.21、4.54、6.42に対応)とすることができます。

立方晶原子の配列周期-GaN格子不整合

GaN格子不整合= ∣(エピタキシャル膜原子配列周期-基板原子配列周期)∣ /エピタキシャル膜原子配列周期。

GaNを成長させるための基板は次のとおりです。

基質 格子定数aA 格子定数cA 格子不一致% 熱膨張係数10 ^ -6 / K 熱の不一致%
GaN系 3.188 5.185 0 5.6 0
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の 3.082 10.061 3.3 3.8 32%
6H-SiCの 3.081 15.117 3.4 3.8 32%
15R-SiC 3.073 37.7 3.6 3.8 32%
AlNの 3.112 4.982 2.4 4.2 25%

GaN(窒化ガリウム)の格子不整合を決定する方法は非常に簡単です。 SiC基板上のGan格子の不一致がゼロであると仮定すると、得られたXRDスペクトルの面間隔は一貫しているはずです。 面間隔は原子配列周期と直接同等にすることができますが、不一致の程度が25%を超える場合は、一致した原子配列周期に従って格子回転を考慮して再計算する必要があります。 たとえば、GaNとAl2O3のマッチング。

GaN格子不整合層をエピタキシャル成長させる必要がある場合、マッチング用のいくつかのエピタキシャル層は一般に中央に追加されます。 たとえば、サファイア基板上にTiNまたはTiCの層を成長させた後、GaNを成長させてから、自己支持型GaNであるGaN層を剥がすことができます。

詳細については、メールでお問い合わせください。 victorchan@powerwaywafer.comそして powerwaymaterial@gmail.com.

この記事を共有します