GaN 준비의 어려움

3세대 반도체 소재인 질화갈륨은 흔히 다음과 비교된다.실리콘 카바이드. 질화갈륨은 큰 밴드갭, 높은 항복 전압, 높은 열 전도성, 높은 포화 전자 표류 속도 및 강한 방사선 저항으로 여전히 우수성을 입증하고 있습니다. 하지만 탄화규소와 마찬가지로 질화갈륨 역시 다양한 기술적 어려움을 안고 있다는 점은 부인할 수 없습니다.

기판 재료 문제

기판과 필름 격자 사이의 일치 정도는 GaN 필름의 품질에 영향을 미칩니다. 현재 가장 일반적으로 사용되는 기판은 사파이어(Al2O3)입니다. 이러한 유형의 재료는 제조가 간단하고 가격이 저렴하며 열 안정성이 우수하고 대형 필름을 성장시키는 데 사용할 수 있기 때문에 널리 사용됩니다. 그러나 질화갈륨과의 격자상수 및 선팽창계수의 차이가 크기 때문에 제조된 질화갈륨막은 크랙 등의 결함이 발생할 수 있다. 반면, 기판 단결정이 해결되지 않았기 때문에 헤테로 에피택셜 결함 밀도가 상당히 높고, 질화갈륨의 극성이 너무 커서 고도핑을 통해 좋은 금속-반도체 오믹 접촉을 얻기 어렵기 때문에 공정 제조가 더 복잡합니다.

갈륨 질화물 필름 준비 문제

GaN 박막을 제조하는 전통적인 주요 방법으로는 MOCVD(금속 유기 기상 증착), MBE(분자빔 에피택시) 및 HVPE(수소화물 기상 에피택시)가 있습니다. 그 중 MOCVD법은 생산량이 크고 성장주기가 짧아 대량생산에 적합하지만 성장 후 어닐링(annealing)이 필요하고 생성된 막에 균열이 생길 수 있어 제품 품질에 영향을 미칠 수 있다. MBE 방법은 한 번에 소량의 GaN 필름을 준비하는 데만 사용할 수 있으며 대규모 생산에는 사용할 수 없습니다. HVPE 방법으로 생성된 GaN 결정은 품질이 더 좋고 고온에서 더 빠르게 성장하지만 고온 반응은 생산 장비, 생산 비용 및 기술에 대한 요구 사항이 상대적으로 높습니다.