СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2016

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2016 Зелёный свет кубического нитрида галлия Компании Plessey Semiconductors и Anvil Semiconductors и Кембриджский университет объявили о начале сотрудничества, целью которого является создание мощных светодиодов на основе кубического нитрида галлия (3-GaN), выращенного на подложках кубического карбида кремния (3C-SiC) на кремнии (Si). Создание таких светодиодов должно стать следующим шагом на пути развития эффективных светодиодных источников света. Игорь Матешев, Андрей Туркин (Москва) По мнению специалистов, примене- ние кубического GaN должно решить проблему сильных внутренних элек- трических полей в структурах, кото- рые ухудшают рекомбинацию носи- телей и тем самым вызывают спад эффективности. Особенно это про- является в зелёных светодиодах, где внутренние электрические поля силь- нее и их влияние существеннее [1, 2]. Предположительно именно они вызы- вают быстрое снижение эффективно- сти в области длин волн, соответствую- щих зелёному цвету видимого спектра. Возможность коммерческого получе- ния кубического GaN на кремниевых пластинах диаметром больше 150 нм рассматривается специалистами как ключ к получению эффективных зелё- ных светодиодов и снижению себесто- имости светодиодного освещения [3]. Участники альянса имеют достаточ- ный опыт в технологии GaN-структур и приборов на их основе. Группа име- ет современные реакторы для хими- ческого осаждения металлооргани- ческих соединений из газовой фазы, благодаря чему она разрабатывает проекты по развитию применения GaN в различных областях, включая электронику, лазеры и однофотон- ные источники [3, 4]. Компания Anvil Semiconductors разра- батывает уникальные силовые приборы на основе карбида кремния [4]. Отрабо- танный её сотрудниками технологиче- ский метод предусматривает выращива- ние на кремниевых пластинах тонкого слоя 3С-SiC, достаточного для постро- ения силовых приборов. Также компа- ния Anvil Semiconductors разработала методику, решающую проблему вну- тренних напряжений, которые неиз- бежны при выращивании SiC на Si [4]. Именно эта проблема до сегодняшне- го дня не позволяла данной техноло- гии успешно развиваться. Процесс уже был опробован на 100-миллиметровых кремниевых пластинах и, в силу своей природы, позволит с тем же успехом использовать пластины бо ′ льшего диа- метра [4]. Этот метод позволяет выращи- вать высококачественный кубический карбид кремния, который также может быть использован в качестве подложки для нитрида галлия [3, 4]. Кембриджский центр исследований GaN входит в состав кафедры матери- аловедения и металлургии Кембридж- ского университета. Более пятнад- цати лет центр принимает активное участие в развитии технологий роста GaN, являясь всё это время одной из ведущих групп по исследованиюGaN- материалов в Великобритании [4]. На данный момент центр поставляет эпи- таксиальные структуры многим груп- пам, участвующим в исследовании GaN как в Великобритании, так и за её преде- лами. Центр имеет опыт выращивания GaN на подложках из сапфира, моно- литного кремния, монолитного нитри- да галлия и на кремниевых подложках большой площади [4]. Компания Plessey Semiconductors приобрела в 2011 году патент на выра- щивание GaN на кремнии и в настоя- щее время использует эту технологию для коммерческого производства све- тодиодов [3, 4]. Альянс компаний частично финан- сируется агентством Innovate UK в рам- ках программы Energy Catalyst, основ- ная цель которой – увеличить эффек- тивность использования энергии. Альянс стал естественным продолже- нием совместной работы компании Anvil Semiconductors и центра иссле- дования GaN в Кембриджском универ- ситете. Вместе они вырастили 3С-GaN на 3C-SiC методом химического осаж- дения металлоорганических соеди- нений на кремниевых пластинах из газовой фазы [4]. Компания Anvil изго- товила нижние слои 3C-SiC с исполь- зованием запатентованной техноло- гии снятия внутренних напряжений, что позволило вырастить SiC нужно- го качества на кремниевых пластинах диаметром 100 мм. Кроме того, данный процесс легко воспроизводится на пла- стинах диаметром 150 мм, а потенци- ально – и на пластинах бо ′ льшего диа- метра, а потому подходит для промыш- ленного применения. Компания Plessey начала коммерческое производство светодиодов, изготовленных на основе традиционного (гексагонального) GaN, выращенного на 150-миллиметровых кремниевых пластинах с использова- нием технологии, изначально разра- ботанной в Кембриджском универси- тете [4]. Благодаря технологии 3С-SiC на Si, разрабатываемой для силовых устройств на карбиде кремния, созда- на эффективная подложка, обеспечи- вающая однофазный эпитаксиальный рост кубического GaN. Её использова- ние позволяет реализовать процесс, совместимый с технологией произ- водства устройств на основе GaN на Si компании Plessey [3, 4]. По словам технического директора Plessey, специалисты этой компании постоянно стремятся найти новуютех- нологию, которая может улучшить их светодиодную продукцию [4]. Работа, проведённая в Кембриджском универ- ситете в сотрудничестве с компанией Anvil Semiconductors, показала, что высо- кокачественный кубический нитрид гал- лия может быть выращен на кремниевых подложках большого диаметра, которые можно использовать для отработанно- го компанией Plessey технологическо- го процесса выращивания структур [4]. Это даёт возможность создавать мощ- ные зелёные светодиоды, которые могут стать основой нового поколения эффек- тивных и управляемых осветительных приборов (см. схему).