1. Substráit
1. Sainmhíniú agus feidhm
· Tacaíocht fhisiciúil: Is é an tsubstráit iompróir na feiste leathsheoltóra, sliseog criostail ciorclach nó cearnógach de ghnáth (mar shampla sliseog sileacain).
· Teimpléad Crystal: Soláthraíonn sé teimpléad do shocrú adamhach le haghaidh fás ciseal eipiciúil chun a chinntiú go bhfuil an ciseal eipiciúil ag teacht leis an struchtúr criostail foshraithe (homoepitaxial) nó cluichí (heteroepitaxial).
· Bunús Leictreach: Glacann cuid den fhoshraith páirt dhíreach i seoladh na feiste (mar shampla feistí cumhachta sileacain-bhunaithe), nó feidhmíonn sé mar inslitheoir chun an ciorcad a leithlisiú (mar fhoshraith sapphire).
Comparáid idir ábhair shubstrála príomhshrutha
|
Ábhair |
Bheith |
Iarratais tipiciúla |
|
Silicon (IR) |
Costas íseal, teicneolaíocht aibí, seoltacht theirmeach mheánach |
Ciorcaid Chomhtháite, MOSFET, IGBT |
|
Sapphire (al₂o₃) |
Insliú, friotaíocht ardteochta, neamhréir mór laitíse (suas le 13% le Gan) |
Gléasanna RF-bhunaithe gan GAN, Feistí RF |
|
Silicon Carbide (SIC) |
Seoltacht ard teirmeach, neart réimse miondealú ard, friotaíocht ardteochta |
Modúil Cumhachta Feithiclí Leictreacha, Feistí RF Base Stáisiún 5G |
|
Arsenide Gallium (Gaas) |
Saintréithe ardmhinicíochta den scoth, bearna banna díreach |
Sceallóga RF, dé -óidí léasair, cealla gréine |
|
Nítríd Gallium (Gan) |
Soghluaisteacht leictreon ard, friotaíocht ardvoltais |
Cuibheoir Muirearú Fast, Gléasanna Cumarsáide Tonn Milliméadair |
3.
· Meaitseáil laitíse: Laghdaigh lochtanna ciseal epitaxial (m.sh. sroicheann neamhréir laitíse Gan\/sapphire 13%, a éilíonn ciseal maolánach).
· Meaitseáil comhéifeacht leathnaithe teirmeach: seachain scoilteadh struis de bharr athruithe teochta.
· Comhoiriúnacht an chostais agus an phróisis: Mar shampla, is iad na foshraitheanna sileacain an príomhshruth mar gheall ar phróisis aibí.
Ciseal Epitaxial
1. Sainmhíniú agus cuspóir
Fás Epitaxial: Sil -leagan scannán tanaí criostail aonair ar dhromchla an tsubstráit trí mhodhanna ceimiceacha nó fisiciúla, agus an socrú adamhach ailínithe go docht leis an tsubstráit.
Feidhmeanna lárnacha:
- Íonacht ábhair a fheabhsú (d'fhéadfadh eisíontais a bheith sa tsubstráit).
- Tóg struchtúir ilchineálacha (mar shampla GaAs\/Algaas Quantum Wells).
- Lochtanna foshraithe a leithlisiú (mar shampla lochtanna micreafópaipe ar fhoshraitheanna SIC).
2. Aicmiú na Teicneolaíochta Epitaxial
|
Teicneolaíocht |
Prionsabal |
Bheith |
Ábhair is infheidhme |
|
MOCVD |
Foinse orgánach miotail + imoibriú gáis (ar nós TMGA + NH₃ chun Gan a ghiniúint) |
Oiriúnach do leathsheoltóirí cumaisc, olltáirgeadh |
Gan, Gaas, INP |
|
MBE |
Sil-leagan ciseal móilíneach ciseal-le-ciseal faoi fholús ultra-ard |
Rialú ar leibhéal adamhach, ráta fáis mall, costas ard |
Superlattice, poncanna candamacha |
|
LPCVD |
Dianscaoileadh teirmeach gáis foinse sileacain (mar shampla Sih₄) faoi bhrú íseal |
Teicneolaíocht Epitaxy Silicon príomhshrutha, aonfhoirmeacht mhaith |
Si, SIGE |
|
HVPE |
Epitaxy céim gaile hailíd ardteochta hailíd |
Ráta fáis tapa, atá oiriúnach do scannáin tiubha (mar fhoshraitheanna gan) |
Gan, ZnO |
3. Príomh -pharaiméadair de dhearadh ciseal eipiciúil
- Tiús: Ó roinnt nanaiméadar (go maith candamach) go deich miocrón (epilyer na bhfeistí cumhachta).
- Dópáil: Rialú go beacht ar an tiúchan iompróra trí neamhíonachtaí dópála amhail fosfar (N-chineáil) agus bórón (p-chineál).
- Cáilíocht an Chomhéadain: Ní mór mí -oiriúnú laitíse a mhaolú trí chiseal maolánach (mar shampla Gan\/ALN) nó Superlattice brúite.
4. Dúshláin agus Réitigh an Fháis Heteroepitaxial
- Mismatch Laitíse:
- Ciseal maolánach grádáin: Athraigh an comhdhéanamh ó fhoshraith go ciseal eipiciúil de réir a chéile (mar shampla ciseal grádán Algan).
- Ciseal núicléas ísealteochta: Fás sraitheanna tanaí ag teocht íseal chun strus a laghdú (mar shampla ciseal núicléas ALN ísealteochta de GAN).
- Míshuaimhneas teirmeach: Roghnaigh meascán d'ábhair le comhéifeachtaí leathnaithe teirmeacha den chineál céanna, nó bain úsáid as dearadh comhéadan solúbtha.
3.
Cás 1: faoi stiúir Gan-bhunaithe
Foshraith: sapphire (costas íseal, insliú).
Struchtúr Epitaxial:
- Ciseal maolánach (ALN nó Teocht íseal) → Laghdaigh lochtanna neamhréir laitíse.
- N-chineáil Sraith Gan → Soláthraigh leictreoin.
- INGAN\/GAN Multi-caltum go maith → Ciseal astaithe solais.
- P-Type GaN Sraith → Poill a sholáthar.
Toradh: Tá dlús fabht chomh híseal le 10⁸ cm⁻², agus tá feabhas suntasach tagtha ar éifeachtúlacht lonrúil.
Cás 2: SIC Power Mosfet
Foshraith: Crystal singil 4H-SiC (voltas suas le 10 kV a sheasamh).
Ciseal Epitaxial:
- Sraith sruthán sic-chineáil (tiús 10-100 μm) → Seas leis an ardvoltas.
- P-Type SIC Base Réigiún → Foirmiú cainéal rialaithe.
Buntáistí: 90% níos ísle ar fhriotaíocht ná feistí sileacain, 5 huaire níos tapúla luas lasctha.
Cás 3: Gléasanna Gan RF atá bunaithe ar sileacain
Foshraith: sileacain ardfhriotaíochta (costas íseal, éasca le comhtháthú).
Ciseal Epitaxial:
- Sraith Núiclithe ALN → Maolaíonn sé an neamhréir laitíse idir Si agus Gan (16%).
- Gabhann ciseal maolánach Gan → lochtanna agus cuireann sé cosc orthu leathnú go dtí an ciseal gníomhach.
- Algan\/Gan Heterojunction → Cruthaíonn sé cainéal ardghluaiseachta leictreon (HEMT).
Iarratas: Aimplitheoir cumhachta bunstáisiúin 5G, le minicíocht de níos mó ná 28 GHz.
