氮化鎵的起點(diǎn)
氮化鎵發(fā)展較晚。1969年日本科學(xué)家Maruska等人采用氫化物氣相沉積技術(shù)在藍(lán)寶石襯底表面沉積出了較大面積的氮化鎵薄膜。
氮化鎵具有禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導(dǎo)率大、飽和電子漂移速度高和抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是迄今理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料。
氮化鎵的外延生長(zhǎng)方法主要有金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積MOCVD、氫化物氣相外延HVPE、分子束外延MBE。
氮化鎵工藝的發(fā)展經(jīng)歷
MOCVD技術(shù)最初由Manasevit于1968年提出，之后隨著原材料純度提高及工藝的改進(jìn)，該方法逐漸成為砷化鎵、銦化磷為代表的第二代半導(dǎo)體材料和氮化鎵為代表的三族半導(dǎo)體材料的主要生長(zhǎng)工藝。
1993年日亞化學(xué)的Nakamura等人用MOCVD方法實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量管理InGaN銦鎵氮外延層的制備，由此可見(jiàn)MOCVD在第三代半導(dǎo)體材料中的重要性。
目前氮化鎵的工藝
目前除了MOCVD，MBE分子束外延也成為重要的氮化鎵等半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)方法。MBE是在襯底表面生長(zhǎng)高質(zhì)量晶體薄膜的外延生長(zhǎng)方法，不過(guò)需要在高真空甚至超高真空環(huán)境下進(jìn)行。
MBE的優(yōu)點(diǎn)是：雖然通常MBE生長(zhǎng)速率不超過(guò)1微米/小時(shí)，相當(dāng)于每秒或更長(zhǎng)時(shí)間哪只生長(zhǎng)一個(gè)單原子層，但容易實(shí)現(xiàn)對(duì)膜厚、結(jié)構(gòu)和成分的精確控制，容易實(shí)現(xiàn)陡峭界面的異質(zhì)結(jié)構(gòu)和量子結(jié)構(gòu)等；
第二是外延生長(zhǎng)溫度低，降低了界面上因不同熱膨脹系數(shù)而引入的晶格缺陷；
第三是相比HVPE和MOCVD的化學(xué)過(guò)程，MBE是物理沉積過(guò)程，因此不考慮化學(xué)反應(yīng)帶來(lái)的雜質(zhì)污染。
氮化鎵分子排列和氮化鎵外延片
