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.
De modo geral, a incompatibilidade de menos de 5% significa que é fácil de crescer, 5% -25% significa que pode crescer e mais de 25% significa que não pode crescer. A epitaxia de fase de vapor geralmente requer um grau de incompatibilidade de menos de 10%, a epitaxia de fase líquida requer um grau de incompatibilidade de menos de 1% e as heterojunções optoeletrônicas exigem menos de 0,1%.
Por que usar a camada 1 e a camada 2? Porque o conceito também é aplicável entre a camada epitaxial e a camada epitaxial.
De acordo com a direção de combinação ideal para combinar o filme, o substrato precisa selecionar o comprimento do período atômico apropriado.
O arranjo periódico de átomos nos cristais trigonais e hexagonais pode ser a, √3a, 2a (correspondendo a 3,185, 5,517, 6,370 do GaN hexagonal).
O período de arranjo de átomos de cristal cúbico pode ser a / √2, a, √2a (correspondendo a 3,21, 4,54, 6,42 de GaN cúbico).
GaN Lattice mismatch = ∣ (período do arranjo atômico do filme epitaxial - período do arranjo atômico do substrato) ∣ / período do arranjo atômico do filme epitaxial.
Os substratos para o crescimento de GaN são os seguintes:
| substratos | Constante de rede aA | Constante de rede cA | Lattice mismatch% | Coeficiente de expansão térmica 10 ^ -6 / K | % De incompatibilidade térmica |
| 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% |
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O método para determinar a incompatibilidade de rede de GaN (nitreto de gálio) é muito simples. Supondo que a incompatibilidade da rede Gan no substrato de SiC seja zero, o espaçamento interplanar no espectro de XRD obtido deve ser consistente. O espaçamento interplanar pode ser diretamente equivalente ao período do arranjo atômico, mas se o grau de incompatibilidade exceder 25%, a rotação da rede deve ser considerada e recalculada de acordo com o período do arranjo atômico combinado. Por exemplo, a correspondência de GaN e Al2O3.
Se a camada de incompatibilidade de rede GaN deve ser desenvolvida epitaxialmente, algumas camadas epitaxiais para correspondência são geralmente adicionadas no meio. Por exemplo, depois que uma camada de TiN ou TiC é cultivada em um substrato de safira, GaN é crescido e, em seguida, a camada de GaN pode ser removida, que é o GaN autossustentável.
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