Kesulitan dalam persiapan GaN

Sebagai bahan semikonduktor generasi ketiga, Gallium Nitrida sering dibandingkan denganSilikon Karbida. Gallium Nitrida masih menunjukkan keunggulannya dengan celah pita yang besar, tegangan tembus yang tinggi, konduktivitas termal yang tinggi, kecepatan penyimpangan elektron jenuh yang tinggi, dan ketahanan radiasi yang kuat. Namun tidak dapat dipungkiri, seperti halnya Silicon Carbide, Gallium Nitride juga memiliki berbagai kesulitan teknis.

Masalah material substrat

Tingkat kecocokan antara substrat dan kisi film mempengaruhi kualitas film GaN. Saat ini, substrat yang paling umum digunakan adalah safir (Al2O3). Bahan jenis ini banyak digunakan karena pembuatannya yang sederhana, harga murah, stabilitas termal yang baik, dan dapat digunakan untuk menumbuhkan film berukuran besar. Namun, karena perbedaan besar dalam konstanta kisi dan koefisien ekspansi linier dari Gallium Nitrida, film Gallium Nitrida yang disiapkan mungkin memiliki cacat seperti retak. Di sisi lain, karena kristal tunggal substrat belum terpecahkan, kerapatan cacat heteroepitaksial cukup tinggi, dan polaritas Gallium Nitrida terlalu besar, sulit untuk mendapatkan kontak ohmik logam-semikonduktor yang baik melalui doping tinggi, sehingga proses pembuatannya lebih rumit.

Masalah persiapan film Gallium Nitrida

Metode tradisional utama untuk menyiapkan film tipis GaN adalah MOCVD (deposisi uap organik logam), MBE (epitaksi berkas molekul) dan HVPE (epitaksi fase uap hidrida). Diantaranya, metode MOCVD memiliki output yang besar dan siklus pertumbuhan yang pendek, yang cocok untuk produksi massal, tetapi anil diperlukan setelah pertumbuhan, dan film yang dihasilkan mungkin retak, yang akan mempengaruhi kualitas produk; metode MBE hanya dapat digunakan untuk menyiapkan film GaN dalam jumlah kecil dalam satu waktu dan tidak dapat digunakan untuk produksi skala besar; kristal GaN yang dihasilkan dengan metode HVPE memiliki kualitas yang lebih baik dan tumbuh lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi, namun reaksi suhu tinggi memiliki persyaratan yang relatif tinggi untuk peralatan produksi, biaya produksi dan teknologi.