Potíže s přípravou GaN

Gallium nitrid je často srovnáván jako polovodičový materiál třetí generaceKarbid křemíku. Gallium nitrid stále demonstruje svou nadřazenost díky velké šířce pásma, vysokému průraznému napětí, vysoké tepelné vodivosti, vysoké rychlosti driftu nasycených elektronů a silné radiační odolnosti. Je však nepopiratelné, že stejně jako karbid křemíku má i nitrid galia různé technické potíže.

Problém s materiálem substrátu

Stupeň shody mezi substrátem a filmovou mřížkou ovlivňuje kvalitu GaN filmu. V současnosti je nejčastěji používaným substrátem safír (Al2O3). Tento typ materiálu je široce používán pro svou jednoduchou přípravu, nízkou cenu, dobrou tepelnou stabilitu a lze jej použít pro pěstování velkoformátových fólií. Avšak vzhledem k velkému rozdílu v mřížkové konstantě a koeficientu lineární roztažnosti od nitridu galia může mít připravený film z nitridu galia vady, jako jsou praskliny. Na druhou stranu, protože monokrystal substrátu nebyl vyřešen, hustota heteroepitaxních defektů je poměrně vysoká a polarita nitridu galia je příliš velká, je obtížné získat dobrý ohmický kontakt kov-polovodič prostřednictvím vysokého dopingu, takže proces výroby je složitější.

Problémy s přípravou filmu z nitridu galia

Hlavní tradiční metody pro přípravu tenkých vrstev GaN jsou MOCVD (metal organic vapor deposition), MBE (molekulární svazek epitaxe) a HVPE (hydridové parní fáze epitaxe). Mezi nimi má metoda MOCVD velký výkon a krátký růstový cyklus, který je vhodný pro hromadnou výrobu, ale po růstu je vyžadováno žíhání a výsledný film může mít trhliny, což ovlivní kvalitu produktu; metodu MBE lze použít pouze k přípravě malého množství filmu GaN najednou a nelze ji použít pro výrobu ve velkém měřítku; krystaly GaN generované metodou HVPE jsou kvalitnější a rychleji rostou při vyšších teplotách, ale vysokoteplotní reakce má poměrně vysoké požadavky na výrobní zařízení, výrobní náklady a technologii.