PAM-XIAMEN kan leverera enkristall AlN-substrat, ytterligare sektioner se:https://www.powerwaywafer.com/aln-substrate.html.
AlN (aluminiumnitrid) kristallstrukturen har hexagonal wurtzite (α- fas) och kubisk sfalerit (β- fas), och den hexagonala wurtzite strukturen är en stabil struktur, som visas i fig. 1. AlN tillhör elektroniska halvledare med direkt bandgap med en bandgapbredd på 6,2 eV. Under de senaste decennierna har forskare från olika länder engagerat sig i djupgående forskning om tillväxten av AlN-enkristaller och har utvecklat olika metoder för tillväxtprocess, såsom hydridångfasepitaxi (HVPE), metallorganisk kemisk ångavsättning (MOCVD), molekylär strålepitaxi (MBE), atomär lagerdeposition (ALD) och fysikalisk ångtransport (PVT).
Fig. 1: AlN-kristallstruktur (a) hexagonal wurtzite-struktur och (b) bindningstyp
Bland dem är PVT allmänt erkänd som den enda metoden för att odla högkvalitativa AlN-enkristaller i bulkform. Den har egenskaperna snabb tillväxthastighet, god kristallintegritet och hög säkerhet, och har alltid varit en forskningshotspot och svårighet i tillväxten av AlN-enkristaller. Det finns tre viktiga tillväxtstrategier för tillväxten av AlN enkristall PVT:
1) Spontan kärnbildning och tillväxt;
2) Heteroepitaxiell tillväxt på 4H-/6H SiC-substrat;
3) Homogen epitaxiell tillväxt.
Bland dem kan den homogena epitaxiella tillväxtmetoden använda små aluminiumnitridkristaller erhållna genom spontan kärnbildningstillväxt som frökristaller för kristallexpansionstillväxt. På grund av sin frånvaro av gallermissanpassningseffekter kan den bibehålla eller till och med förbättra kvaliteten på epitaxiella kristaller, samtidigt som den uppnår fördelen med att expandera kristallstorleken.
1. AlN Tillväxtvaneyta
I AIN-cellen är (0001), [10-10], [-12-10] och [10-11] plan relativt tätt packade kristallplan i gittret, med motsvarande plannätverkstätheter på 1,15/a21,25/a2, 144/a2och 1,65/a2. Dessa kristallplan kan alla tjäna som tillväxtplan för AlN-kristaller. Den faktiska tillväxten av AIN-kristaller beror på temperaturen och övermättnaden i atmosfären där kristallen odlas. Den slutliga kristallmorfologin är nära relaterad till miljöfasen och kristallstrukturen och uppvisar en specifik kristallmorfologi. Detta fenomen kallas kristalltillväxtvana, och motsvarande tillväxtkristallplan är tillväxtvaneplanet.
Enligt Lewis forskningsresultat får kristallens yta gynnsamma vridningspositioner för kristalltillväxt genom tvådimensionell kärnbildning, vilket är relaterat till dess gränssnittsenergi. I fallet med hög övermättnad kan kristallplan med hög gränssnittsenergi och kristallplan med låg gränssnittsenergi fritt kärna och växa. Kristalltillväxt kan uppnås utan att följa specifika växtvanor, och de odlade kristallerna reflekterar inte specifika kristallformer. I fallet med låg övermättnad är det mer sannolikt att kristallplan med hög gränsyteenergi bildar tvådimensionella kärnor och får preferentiell tillväxt än de med låg gränsyteenergi. Den tvådimensionella kärnbildningen av kristallplan med låg gränsytenergi undertrycks ofta, och tillväxthastigheten för kristallplan släpar efter de med hög gränsytenergi. I det här fallet blir resultatet av kristalltillväxt att kristallen har en specifik kristallform.
2. RupprymdhetBmellanAlN CrystalHabits ochGradTemperature
Flera spontana kärnbildningsexperiment har visat att när tillväxttemperaturen är låg växer de spontant växande kristallerna i en spiralnålliknande form, med en tillväxthastighet som är flera storleksordningar högre i c-riktningen än i andra riktningar; När tillväxttemperaturen är mellan 2050 ~ 2100 ℃, ändras den makroskopiska morfologin för kristalltillväxt från nålformad till typisk hexagonal prismaformad; När tillväxttemperaturen ökar till 2150-2200 ℃, uppvisar kristallen likaxlig tillväxt. Men när tillväxttemperaturen ökar ytterligare till 2250-2300 ℃ visar den makroskopiska morfologin hos kristallen en oregelbunden kilform, som visas i Fig. 2.
Fig. 2 Samband mellan AlN-kristallvanor och tillväxttemperatur
För mer information, vänligen kontakta oss maila påvictorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.