Hydridångfasepitaxi

Hydridångfasepitaxi ( HVPE ) är en epitaxiell tillväxtteknik som ofta används för att producera halvledare såsom GaN, GaAs, InP och deras relaterade föreningar, där väteklorid reageras vid förhöjd temperatur med grupp III-metallerna för att producera gasformiga metallklorider, som sedan reagerar med ammoniak för att producera grupp-III-nitriderna. Bärgaser som vanligtvis används inkluderar ammoniak , väte och olika klorider .

HVPE-teknik kan avsevärt minska produktionskostnaden jämfört med den vanligaste metoden för ångavsättning av organometalliska föreningar ( MOCVD ). Kostnadsminskning uppnås genom att avsevärt minska förbrukningen av NH3, billigare källmaterial än i MOCVD, vilket minskar kostnaderna för kapitalutrustning, på grund av den höga tillväxttakten.

Utvecklad på 1960-talet var det den första epitaxiella metoden som användes för tillverkning av enkla GaN-kristaller.

Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE) är den enda III-V och III-N halvledarkristalltillväxtprocessen som arbetar nära jämvikt. Det betyder att kondensationsreaktionerna uppvisar snabb kinetik: man observerar omedelbar reaktivitet till en ökning av ångfasövermättnaden mot kondensation. Denna egenskap beror på användningen av kloridångprekursorer GaCl och InCl, av vilka dekloreringsfrekvensen är tillräckligt hög så att det inte finns någon kinetisk fördröjning. Ett brett område av tillväxthastigheter, från 1 till 100 mikron per timme, kan sedan ställas in som en funktion av ångfasövermättnaden. En annan HVPE-funktion är att tillväxten styrs av ytkinetik: adsorption av gasformiga prekursorer, sönderdelning av ad-arter, desorption av sönderdelningsprodukter, ytdiffusion mot kinkplatser. Denna egenskap är till fördel när det gäller selektiv tillväxt på mönstrade substrat för syntes av objekt och strukturer som uppvisar en 3D-morfologi. Morfologin är endast beroende av den inneboende tillväxtanisotropin hos kristaller. Genom att sätta experimentella tillväxtparametrar för temperatur och sammansättning av ångfasen kan man kontrollera denna anisotropi, som kan vara mycket hög eftersom tillväxthastigheter kan varieras med en storleksordning. Därför kan vi forma strukturer med olika nya bildförhållanden. Den exakta kontrollen av tillväxtmorfologin användes för framställning av GaN kvasi-substrat, arrayer av GaAs och GaN strukturer på mikrometer och submikrometer skalor, GaAs tips för lokal spinninjektion. Fast dekloreringsegenskapen används också för VLS-tillväxten av GaAs och GaN nanotrådar med exceptionell längd.