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AlN 결정 성장 방법

2023-10-20

3세대 반도체 소재인 AlN은 중요한 청색광 및 자외선 소재일 뿐만 아니라 전자 장치 및 집적 회로의 중요한 패키징, 유전 분리 및 절연 재료이며 특히 고온 및 고전력 장치에 적합합니다. . 또한, AlN과 GaN은 우수한 열적 일치와 화학적 호환성을 가지며, GaN 에피택셜 기판으로 사용되는 AlN은 GaN 장치의 결함 밀도를 크게 줄이고 장치 성능을 향상시킬 수 있습니다.



매력적인 응용 전망으로 인해 고품질, 대형 AlN 결정의 제조는 국내외 연구자들로부터 큰 관심을 받았습니다. 현재 AlN 결정은 용액법, 알루미늄 금속의 직접 질화, 수소화물 기상 에피택시 및 물리적 기상 수송(PVT)을 통해 제조됩니다. 그 중 PVT 방법은 높은 성장 속도(최대 500~1000μm/h)와 높은 결정 품질(103cm-2 미만의 전위 밀도)로 AlN 결정을 성장시키는 주류 기술이 되었습니다.


PVT법에 의한 AlN 결정의 성장은 AlN 분말의 승화, 기상 수송 및 재결정화에 의해 이루어지며, 성장 환경 온도는 2~300℃에 달한다. PVT 방법으로 AlN 결정을 성장시키는 기본 원리는 다음 방정식과 같이 비교적 간단합니다.


2AlN(s) ⥫⥬ 2Al(g) +N2(g)


성장 과정의 주요 단계는 다음과 같다: (1) AlN 원료 분말의 승화; (2) 원료의 기상 성분 운송; (3) 성장 표면의 기상 성분 흡착; (4) 표면 확산 및 핵 생성; (5) 탈착 과정 [10]. 표준 대기압 하에서 AlN 결정은 약 1700℃부터 천천히 Al 증기와 질소로 분해되기 시작하며 온도가 2200℃에 도달하면 AlN의 분해 반응이 급격히 강화됩니다.


TaC 재료는 실제 사용되는 AlN 결정 성장 도가니 재료로 우수한 물리적, 화학적 특성, 우수한 열 및 전기 전도성, 화학적 내식성 및 우수한 열충격 저항성을 갖추고 있어 생산 효율성과 서비스 수명을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.


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