Težave pri pripravi GaN

Galijev nitrid pogosto primerjajo s polprevodniškim materialom tretje generacijeSilicijev karbid. Galijev nitrid še vedno dokazuje svojo superiornost s svojim velikim pasovnim razmakom, visoko prebojno napetostjo, visoko toplotno prevodnostjo, visoko hitrostjo odnašanja nasičenih elektronov in močno odpornostjo proti sevanju. Nesporno pa je, da ima tako kot silicijev karbid tudi galijev nitrid različne tehnične težave.

Težava z materialom substrata

Stopnja ujemanja med substratom in filmsko mrežo vpliva na kakovost GaN filma. Trenutno je najpogosteje uporabljen substrat safir (Al2O3). Ta vrsta materiala je zelo razširjena zaradi enostavne priprave, nizke cene, dobre toplotne stabilnosti in se lahko uporablja za gojenje filmov velikih dimenzij. Vendar ima pripravljena folija galijevega nitrida zaradi velike razlike v konstanti mreže in koeficientu linearne ekspanzije od galijevega nitrida napake, kot so razpoke. Po drugi strani pa, ker substratni monokristal ni bil rešen, je gostota heteroepitaksialnih napak precej visoka in je polarnost galijevega nitrida prevelika, je težko dobiti dober ohmski stik med kovino in polprevodnikom z visokim dopiranjem, tako da postopek izdelave je bolj zapleten.

Težave s pripravo filma galijevega nitrida

Glavne tradicionalne metode za pripravo tankih plasti GaN so MOCVD (kovinsko organsko naparjanje), MBE (molekularno žarkovna epitaksija) in HVPE (hidridna parnofazna epitaksija). Med njimi ima metoda MOCVD velik učinek in kratek cikel rasti, ki je primeren za množično proizvodnjo, vendar je po rasti potrebno žarjenje, nastali film pa ima lahko razpoke, kar bo vplivalo na kakovost izdelka; metoda MBE se lahko uporablja samo za pripravo majhne količine GaN filma naenkrat in je ni mogoče uporabiti za obsežno proizvodnjo; kristali GaN, ustvarjeni z metodo HVPE, so boljše kakovosti in rastejo hitreje pri višjih temperaturah, vendar ima visokotemperaturna reakcija relativno visoke zahteve glede proizvodne opreme, proizvodnih stroškov in tehnologije.