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1। गण-आधारित सामग्रियों का महत्व
GAN- आधारित अर्धचालक सामग्री का उपयोग व्यापक रूप से ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, पावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और रेडियो आवृत्ति माइक्रोवेव उपकरणों की तैयारी में किया जाता है, जो उनके उत्कृष्ट गुणों जैसे कि व्यापक बैंडगैप विशेषताओं, उच्च ब्रेकडाउन क्षेत्र की शक्ति और उच्च तापीय चालकता के कारण होते हैं। इन उपकरणों का व्यापक रूप से उद्योगों में उपयोग किया गया है जैसे कि सेमीकंडक्टर लाइटिंग, सॉलिड-स्टेट पराबैंगनी प्रकाश स्रोत, सौर फोटोवोल्टिक्स, लेजर डिस्प्ले, लचीली डिस्प्ले स्क्रीन, मोबाइल संचार, बिजली की आपूर्ति, नए ऊर्जा वाहन, स्मार्ट ग्रिड, आदि, और प्रौद्योगिकी और बाजार अधिक परिपक्व हो रहे हैं।
पारंपरिक एपिटैक्सी प्रौद्योगिकी की सीमाएँ
जैसे कि GAN- आधारित सामग्रियों के लिए पारंपरिक एपिटैक्सियल ग्रोथ टेक्नोलॉजीजएमओसीवीडीऔरएमबीईआमतौर पर उच्च तापमान की स्थिति की आवश्यकता होती है, जो कि ग्लास और प्लास्टिक जैसे अनाकार सब्सट्रेट पर लागू नहीं होते हैं क्योंकि ये सामग्री उच्च विकास के तापमान का सामना नहीं कर सकती हैं। उदाहरण के लिए, आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला फ्लोट ग्लास 600 डिग्री सेल्सियस से अधिक की स्थितियों के तहत नरम हो जाएगा। कम तापमान की मांगउपकला प्रौद्योगिकी: कम लागत और लचीली ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक (इलेक्ट्रॉनिक) उपकरणों की बढ़ती मांग के साथ, एपिटैक्सियल उपकरणों की मांग है जो कम तापमान पर प्रतिक्रिया अग्रदूतों को दरार करने के लिए बाहरी विद्युत क्षेत्र ऊर्जा का उपयोग करता है। इस तकनीक को कम तापमान पर किया जा सकता है, अनाकार सब्सट्रेट की विशेषताओं के अनुकूल हो सकता है, और कम लागत और लचीले (ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक) उपकरणों को तैयार करने की संभावना प्रदान कर सकता है।
2। गण-आधारित सामग्रियों की क्रिस्टल संरचना
क्रिस्टल संरचना प्रकार
GAN- आधारित सामग्रियों में मुख्य रूप से GAN, INN, ALN और उनके टर्नरी और चतुर्धातुक ठोस समाधान शामिल हैं, जिसमें Wurtzite, Sphalerite और Rock Salt की तीन क्रिस्टल संरचनाएं हैं, जिनमें से Wurtzite संरचना सबसे स्थिर है। Sphalerite संरचना एक मेटास्टेबल चरण है, जिसे उच्च तापमान पर Wurtzite संरचना में तब्दील किया जा सकता है, और कम तापमान पर स्टैकिंग दोषों के रूप में Wurtzite संरचना में मौजूद हो सकता है। रॉक नमक संरचना GAN का उच्च दबाव चरण है और केवल उच्च दबाव स्थितियों के तहत दिखाई दे सकता है।
क्रिस्टल विमानों और क्रिस्टल गुणवत्ता की विशेषता
सामान्य क्रिस्टल विमानों में ध्रुवीय सी-प्लेन, अर्ध-ध्रुवीय एस-प्लेन, आर-प्लेन, एन-प्लेन और गैर-ध्रुवीय ए-प्लेन और एम-प्लेन शामिल हैं। आमतौर पर, नीलम और सी सब्सट्रेट पर एपिटैक्सी द्वारा प्राप्त गान-आधारित पतली फिल्में सी-प्लेन क्रिस्टल ओरिएंटेशन हैं।
3। एपिटैक्सी प्रौद्योगिकी आवश्यकताओं और कार्यान्वयन समाधान
तकनीकी परिवर्तन की आवश्यकता
सूचनाकरण और बुद्धिमत्ता के विकास के साथ, ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की मांग कम लागत और लचीली हो जाती है। इन जरूरतों को पूरा करने के लिए, GAN- आधारित सामग्रियों की मौजूदा एपिटैक्सियल तकनीक को बदलना आवश्यक है, विशेष रूप से एपिटैक्सियल तकनीक को विकसित करने के लिए जो कम तापमान पर अनाकार सब्सट्रेट की विशेषताओं के अनुकूल होने के लिए किया जा सकता है।
कम तापमान वाले एपिटैक्सियल प्रौद्योगिकी का विकास
के सिद्धांतों के आधार पर कम तापमान वाले एपिटैक्सियल तकनीकभौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी)औररासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी), प्रतिक्रियाशील मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, प्लाज्मा-असिस्टेड एमबीई (पीए-एमबीई), स्पंदित लेजर बयान (पीएलडी), स्पंदित स्पटरिंग डिपोजिशन (पीएसडी), लेजर-असिस्टेड एमबीई (एलएमबीई), रिमोट प्लाज्मा सीवीडी (आरपीसीवीडी), माइग्रेशन एनफ्लॉयड (एमएसीवीडी), ।
4। पीवीडी सिद्धांत पर आधारित कम तापमान वाले एपिटैक्सी तकनीक
प्रौद्योगिकी प्रकार
प्रतिक्रियाशील मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, प्लाज्मा-असिस्टेड एमबीई (पीए-एमबीई), स्पंदित लेजर डिपोजिशन (पीएलडी), स्पंदित स्पटरिंग डिपोजिशन (पीएसडी) और लेजर-असिस्टेड एमबीई (एलएमबीई) शामिल हैं।
तकनीकी सुविधाओं
ये प्रौद्योगिकियां कम तापमान पर प्रतिक्रिया स्रोत को आयनित करने के लिए बाहरी क्षेत्र युग्मन का उपयोग करके ऊर्जा प्रदान करती हैं, जिससे इसके क्रैकिंग तापमान को कम किया जाता है और GAN- आधारित सामग्रियों के कम तापमान वाले एपिटैक्सियल विकास को प्राप्त होता है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रियाशील मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा को बढ़ाने और एन 2 और एआर के साथ टकराव की संभावना को बढ़ाने के लिए टारगेट स्पटरिंग को बढ़ाने के लिए स्पटरिंग प्रक्रिया के दौरान एक चुंबकीय क्षेत्र का परिचय देती है। इसी समय, यह लक्ष्य के ऊपर उच्च घनत्व प्लाज्मा को भी सीमित कर सकता है और सब्सट्रेट पर आयनों की बमबारी को कम कर सकता है।
चुनौतियां
यद्यपि इन प्रौद्योगिकियों के विकास ने कम लागत और लचीले ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों को तैयार करना संभव बना दिया है, लेकिन वे विकास की गुणवत्ता, उपकरण जटिलता और लागत के मामले में चुनौतियों का भी सामना करते हैं। उदाहरण के लिए, पीवीडी तकनीक को आमतौर पर एक उच्च वैक्यूम डिग्री की आवश्यकता होती है, जो प्रभावी रूप से पूर्व-प्रतिक्रिया को दबा सकती है और कुछ इन-सीटू मॉनिटरिंग उपकरणों को पेश कर सकती है जो उच्च वैक्यूम (जैसे कि आरएचईडी, लैंगमुइर जांच, आदि) के तहत काम करना चाहिए, लेकिन यह बड़े-क्षेत्र की वर्दी जमाव की कठिनाई को बढ़ाता है, और संचालन और रखरखाव की लागत उच्च है।
5। सीवीडी सिद्धांत पर आधारित कम तापमान वाले एपिटैक्सियल तकनीक
प्रौद्योगिकी प्रकार
रिमोट प्लाज्मा सीवीडी (आरपीसीवीडी) सहित, माइग्रेशन एन्हांस्ड आफ्टरग्लो सीवीडी (एमईए-सीवीडी), रिमोट प्लाज्मा एन्हांस्ड एमओसीवीडी (आरपीईएमओसीवीडी), गतिविधि में वृद्धि हुई एमओसीवीडी (रीमोकव्ड), इलेक्ट्रॉन साइक्लोट्रॉन रेजोनेंस प्लाज्मा ने एमओसीवीडी (ईसीआर-पेमकव्ड) और इनडक्टिवली और इनडक्ट किया गया।
तकनीकी लाभ
ये प्रौद्योगिकियां विभिन्न प्लाज्मा स्रोतों और प्रतिक्रिया तंत्र का उपयोग करके कम तापमान पर GAN और INN जैसे III-नाइट्राइड सेमीकंडक्टर सामग्री के विकास को प्राप्त करती हैं, जो बड़े क्षेत्र की समान बयान और लागत में कमी के लिए अनुकूल है। उदाहरण के लिए, रिमोट प्लाज्मा सीवीडी (आरपीसीवीडी) तकनीक एक प्लाज्मा जनरेटर के रूप में एक ईसीआर स्रोत का उपयोग करती है, जो एक कम दबाव प्लाज्मा जनरेटर है जो उच्च घनत्व प्लाज्मा उत्पन्न कर सकता है। इसी समय, प्लाज्मा ल्यूमिनेसेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी (OES) तकनीक के माध्यम से, N2+ से जुड़ा 391 एनएम स्पेक्ट्रम सब्सट्रेट के ऊपर लगभग अवांछनीय है, जिससे उच्च-ऊर्जा आयनों द्वारा नमूना सतह की बमबारी को कम किया जाता है।
क्रिस्टल गुणवत्ता में सुधार करें
उच्च-ऊर्जा चार्ज किए गए कणों को प्रभावी ढंग से फ़िल्टर करके एपिटैक्सियल परत की क्रिस्टल गुणवत्ता में सुधार किया जाता है। उदाहरण के लिए, MEA-CVD तकनीक RPCVD के ECR प्लाज्मा स्रोत को बदलने के लिए एक HCP स्रोत का उपयोग करती है, जिससे यह उच्च घनत्व प्लाज्मा उत्पन्न करने के लिए अधिक उपयुक्त हो जाता है। एचसीपी स्रोत का लाभ यह है कि क्वार्ट्ज ढांकता हुआ खिड़की के कारण कोई ऑक्सीजन संदूषण नहीं है, और इसमें कैपेसिटिव कपलिंग (सीसीपी) प्लाज्मा स्रोत की तुलना में अधिक प्लाज्मा घनत्व है।
6। सारांश और दृष्टिकोण
कम तापमान वाले एपिटैक्सी तकनीक की वर्तमान स्थिति
साहित्य अनुसंधान और विश्लेषण के माध्यम से, कम तापमान वाले एपिटैक्सी तकनीक की वर्तमान स्थिति को रेखांकित किया गया है, जिसमें तकनीकी विशेषताओं, उपकरण संरचना, काम करने की स्थिति और प्रयोगात्मक परिणाम शामिल हैं। ये प्रौद्योगिकियां बाहरी क्षेत्र युग्मन के माध्यम से ऊर्जा प्रदान करती हैं, प्रभावी रूप से विकास के तापमान को कम करती हैं, अनाकार सब्सट्रेट की विशेषताओं के अनुकूल होती हैं, और कम लागत और लचीली (ऑप्टो) इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को तैयार करने की संभावना प्रदान करती हैं।
भविष्य के अनुसंधान निर्देश
कम तापमान वाले एपिटैक्सी तकनीक में व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं हैं, लेकिन यह अभी भी खोजपूर्ण चरण में है। इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में समस्याओं को हल करने के लिए उपकरण और प्रक्रिया पहलुओं दोनों से गहन शोध की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यह अध्ययन करना आवश्यक है कि प्लाज्मा में आयन फ़िल्टरिंग समस्या पर विचार करते हुए एक उच्च घनत्व प्लाज्मा कैसे प्राप्त करें; कम तापमान पर गुहा में पूर्व-प्रतिक्रिया को प्रभावी ढंग से दबाने के लिए गैस होमोजेनाइजेशन डिवाइस की संरचना को कैसे डिजाइन करें; कैसे एक विशिष्ट गुहा के दबाव में प्लाज्मा को प्रभावित करने वाले स्पार्किंग या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से बचने के लिए कम तापमान वाले एपिटैक्सियल उपकरण के हीटर को डिजाइन करें।
अपेक्षित योगदान
यह उम्मीद की जाती है कि यह क्षेत्र एक संभावित विकास दिशा बन जाएगा और अगली पीढ़ी के ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों के विकास में महत्वपूर्ण योगदान देगा। शोधकर्ताओं के गहन ध्यान और जोरदार प्रचार के साथ, यह क्षेत्र भविष्य में एक संभावित विकास दिशा में विकसित होगा और अगली पीढ़ी (ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक) उपकरणों के विकास में महत्वपूर्ण योगदान देगा।
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