Métodos de crescimento de cristais de AlN

AlN, como material semicondutor de terceira geração, não é apenas um importante material de luz azul e luz ultravioleta, mas também um importante material de embalagem, isolamento dielétrico e material de isolamento para dispositivos eletrônicos e circuitos integrados, especialmente adequado para dispositivos de alta temperatura e alta potência. . Além disso, AlN e GaN têm uma boa combinação térmica e compatibilidade química. AlN usado como substrato epitaxial de GaN pode reduzir significativamente a densidade de defeitos em dispositivos GaN e melhorar o desempenho do dispositivo.

Devido às atraentes perspectivas de aplicação, a preparação de cristais de AlN de grande porte e alta qualidade tem recebido grande atenção de pesquisadores nacionais e estrangeiros. Atualmente, os cristais de AlN são preparados pelo método de solução, nitretação direta de alumínio metálico, epitaxia em fase gasosa de hidreto e transporte físico em fase de vapor (PVT). Entre eles, o método PVT tornou-se a principal tecnologia para o cultivo de cristais de AlN com sua alta taxa de crescimento (até 500-1000 μm/h) e alta qualidade de cristal (densidade de deslocamento abaixo de 103 cm-2).

O crescimento de cristais de AlN pelo método PVT é realizado por sublimação, transporte em fase gasosa e recristalização de pó de AlN, e a temperatura ambiente de crescimento chega a 2.300 ℃. O princípio básico do crescimento de cristais de AlN pelo método PVT é relativamente simples, conforme mostrado na seguinte equação:

2AlN(s) ⥫⥬ 2Al(g) ＋N2(g)

As principais etapas do processo de crescimento são as seguintes: (1) sublimação do pó bruto de AlN; (2) transporte de componentes em fase gasosa da matéria-prima; (3) adsorção de componentes em fase gasosa na superfície de crescimento; (4) difusão superficial e nucleação; e (5) processo de dessorção [10]. Sob pressão atmosférica padrão, os cristais de AlN começam a se decompor lentamente em vapor de Al e nitrogênio apenas a cerca de 1.700 ℃, e a reação de decomposição de AlN se intensifica rapidamente quando a temperatura atinge 2.200 ℃.

O material TaC é o verdadeiro cadinho de crescimento de cristal AlN em uso, com excelentes propriedades físicas e químicas, excelente condutividade térmica e elétrica, resistência à corrosão química e boa resistência ao choque térmico, o que pode efetivamente melhorar a eficiência da produção e a vida útil.

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