Ťažkosti s prípravou GaN

Ako polovodičový materiál tretej generácie sa gálium nitrid často porovnávaSilikónový karbid. Gálium nitrid stále demonštruje svoju nadradenosť so svojou veľkou šírkou pásma, vysokým prierazným napätím, vysokou tepelnou vodivosťou, vysokou rýchlosťou driftu nasýtených elektrónov a silnou odolnosťou voči žiareniu. Je však nepopierateľné, že podobne ako karbid kremíka, aj nitrid gália má rôzne technické ťažkosti.

Problém s materiálom substrátu

Stupeň zhody medzi substrátom a filmovou mriežkou ovplyvňuje kvalitu GaN filmu. V súčasnosti je najčastejšie používaným substrátom zafír (Al2O3). Tento typ materiálu je široko používaný pre svoju jednoduchú prípravu, nízku cenu, dobrú tepelnú stabilitu a možno ho použiť na pestovanie veľkorozmerných fólií. Avšak kvôli veľkému rozdielu v mriežkovej konštante a koeficiente lineárnej rozťažnosti od nitridu gália môže mať pripravený film z nitridu gália chyby, ako sú praskliny. Na druhej strane, keďže monokryštál substrátu nebol vyriešený, hustota heteroepitaxiálnych defektov je pomerne vysoká a polarita nitridu gália je príliš veľká, je ťažké získať dobrý ohmický kontakt kov-polovodič prostredníctvom vysokého dopingu, takže proces výroby je zložitejší.

Problémy s prípravou filmu z nitridu gália

Hlavnými tradičnými metódami prípravy tenkých vrstiev GaN sú MOCVD (metal organic vapor deposition), MBE (epitaxy molekulárneho lúča) a HVPE (hydridová epitaxia v parnej fáze). Spomedzi nich má metóda MOCVD veľký výkon a krátky rastový cyklus, ktorý je vhodný pre hromadnú výrobu, ale po raste je potrebné žíhanie a výsledný film môže mať praskliny, čo ovplyvní kvalitu produktu; metóda MBE sa môže použiť len na prípravu malého množstva filmu GaN naraz a nedá sa použiť na výrobu vo veľkom meradle; kryštály GaN generované metódou HVPE sú kvalitnejšie a rýchlejšie rastú pri vyšších teplotách, ale vysokoteplotná reakcia má pomerne vysoké požiadavky na výrobné zariadenie, výrobné náklady a technológiu.