Гидридная парофазная эпитаксия

Гидридная парофазная эпитаксия ( HVPE ) — это метод эпитаксиального выращивания, часто используемый для производства полупроводников, таких как GaN, GaAs, InP и родственные им соединения, в котором хлористый водород реагирует при повышенной температуре с металлами группы III с образованием газообразных хлоридов металлов. , которые затем реагируют с аммиаком с образованием нитридов III группы. Обычно используемые газы-носители включают аммиак , водород и различные хлориды .

Технология HVPE позволяет значительно снизить стоимость производства по сравнению с наиболее распространенным методом осаждения металлоорганических соединений из паровой фазы ( MOCVD ). Снижение себестоимости достигается за счет значительного снижения расхода NH ₃ , более дешевых исходных материалов, чем при MOCVD, снижения затрат на капитальное оборудование, за счет высокого темпа роста.

Разработанный в 1960-х годах, это был первый эпитаксиальный метод, используемый для изготовления монокристаллов GaN.

Гидридная парофазная эпитаксия (HVPE) - единственный процесс выращивания полупроводниковых кристаллов III – V и III – N, работающий близко к равновесию. Это означает, что реакции конденсации имеют быструю кинетику: наблюдается немедленная реакция на увеличение пересыщения паровой фазы в сторону конденсации. Это свойство обусловлено использованием предшественников паров хлоридов GaCl и InCl, частота дехлорирования которых достаточно высока, чтобы не было кинетической задержки. Затем можно установить широкий диапазон скоростей роста от 1 до 100 микрометров в час в зависимости от пересыщения паровой фазы. Другая особенность HVPE заключается в том, что рост определяется кинетикой поверхности: адсорбция газообразных предшественников, разложение ад-форм, десорбция продуктов разложения, поверхностная диффузия к местам излома. Это свойство полезно, когда речь идет о селективном выращивании на структурированных подложках для синтеза объектов и структур с трехмерной морфологией. Морфология зависит только от собственной анизотропии роста кристаллов. Задавая экспериментальные параметры роста температуры и состава паровой фазы, можно контролировать эту анизотропию, которая может быть очень высокой, поскольку скорости роста можно изменять на порядок. Таким образом, мы можем формировать конструкции с различными новыми соотношениями сторон. Точный контроль морфологии роста использовался для изготовления квазиподложек GaN, массивов структур GaAs и GaN в микрометровом и субмикрометровом масштабах, наконечников GaAs для локальной спиновой инжекции. Свойство быстрого дехлорирования также используется для VLS-роста нанопроволок GaAs и GaN исключительной длины.