Npaj txheej txheem ntawm gallium arsenide khoom
Txij xyoo 1950, ntau hom gallium arsenide ib leeg siv lead ua kev loj hlob. Tam sim no mainstream industrial txoj kev loj hlob muaj xws li kua-sealed ncaj-daim duab (LEC), kab rov tav Brijman (HB), ntsug Brijman txujci (VB), thiab ntsug gradient solidification (VGF).
1. Ua Kua Seev Czochralski (LEC)
LEC txoj kev yog qhov txheej txheem tseem ceeb rau kev loj hlob tsis-doped semi-insulating gallium arsenide nkaus xwb siv lead ua (SI GaAs). Tam sim no, ntau tshaj li ntawm 80% ntawm cov roj pleev ib qho hnyuv taum hauv lub khw muag khoom hauv lub khw yog cov LEC txoj kev loj hlob. Tus LEC txoj kev siv siv lub tshuab rhaub thiab PBN crucible, thiab siv B2O3 raws li tus neeg haus dej ntim khoom haus ua kom tau gallium arsenide crystal loj hlob nyob rau hauv ib qho chaw argon ntawm 2 MPa. Qhov loj ntawm LEC cov txheej txheem yog tias nws muaj kev ntseeg siab thiab yog ib qho yooj yim kom loj hlob ntev-tsuas yog cov muaju. Cov ntsiab lus ntawm cov khoom siv lead ua cov roj ntsha muaj peev xwm tswj tau thiab cov txheej txheem ntawm lub thev pleev qhov zoo. Lub ntsiab tseem ceeb yog: tshuaj siv tshuaj yog qhov yooj yim los tswj, qhov kub qhov kub ntawm qhov thermal yog loj (100 ~ 150 K / cm), thiab qhov dislocation ntom ntawm cov siv lead ua yog thiab tsis sib txig. Nyiv Hitachi Cable Co., ua ntej tsim muaj 6-nti LEC GaAs ib qho siv lead ua ua kab hauv 1998. Lub tuam txhab ntsia lub ntiaj teb ua tus loj tshaj plaws siv lub tshuab ua rau huab cua nyob rau lub sijhawm ntawd, nrog rau txoj kab uas siv 400 hli, thiab ib txoj kev loj hlob 6-inch tib. Lub siv lead ua ntev nce mus txog 350 hli. Hauv 2000, Freiberger tau qhia txog 8-inch gallium arsenide ib leeg siv los ntawm lub ntiaj teb thawj LEC txheej txheem.
2. Kab Rov Tav Bridgman (HB)
Txoj kev HB yog ib qhov txheej txheem tseem ceeb rau kev siv ntau hom kev siv hluav taws xob (low-resistance) gallium arsenide ib leeg siv (SC GaAs), siv quartz tej nkoj nquam thiab quartz hlab kom loj hlob nyob hauv lub cev muaj zog, muaj kev ruaj siab thiab ruaj khov. Txoj kev zoo ntawm txoj kev HB yog tias lub arsenic vapor yuav siv tau los tswj qhov kev sib piv stoichiometric ntawm lub cev, thiab qhov ntsuas kub yog qhov tsawg los mus ua kom lub hom phiaj ntawm kev txo cov kev tsis sib deev. Qhov sib dhos ntawm HB gallium arsenide ib qho Crystal yog ntau tshaj qhov kev txiav txim ntawm qhov ntau tshaj qhov LEC gallium arsenide nkaus xwb siv lead ua. Lub ntsiab tseem ceeb yog tias cov txivneej loj hlob tsis muaj doped semi-insulating gallium arsenide ib zaug xwb, thiab lub npe hu ua D, uas yuav ua rau cov khoom pov tseg hauv cov txheej txheem ntawm kev ua cov wafers. Nyob rau tib lub sij hawm, nws yog qhov nyuaj heev kom loj hlob loj cov nplais ntsej muag vim lub peev xwm ntawm cov kabmob uas muaj quartz nkoj ntawm kev sov siab. Tam sim no, qhov loj li ntawm HB cov txheej txheem yog qhov ntau ntawm qhov 2 inch thiab 3 inch crystals, thiab qhov qhia tshaj tawm gallium arsenide ntawm gallium arsenide yog 4 nti. Tam sim no, tsis muaj ntau lub tuam txhab uas siv cov txheej txheem HB rau cov khoom siv zis gallium arsenide. Nrog rau kev vam meej ntawm VB thiab VGF, cov txheej txheem HB tau hloov maj mam hloov.
3. Vertical Bridgman (VB)
Txoj kev siv VB yog ib txoj kev loj hlob uas tsim los ntawm xyoo 1980s. Cov khoom sib xyaw gallium arsenide polycrystal, B2O3 thiab noob hnyav tau ntim rau hauv PBN crucible thiab ntim rau hauv lub raj mis lub tshuab nqus tsev. Lub cub tawg tau muab tso rau vertically. Lub xaim yog rhuab los ntawm ib lub xaim xaim, thiab lub raj mis quartz yog muab tso rau hauv nruab nrab ntawm lub cub tawg. Thaum muaj kub, lub gallium arsenide polycrystal yaj tas ces fused nrog cov noob qaub ncaug, thiab tom qab ntawd quartz lub tog raj kheej thiab cov pob zeb tau txav mus qis ntawm tus pas nrig los ntawm kev tswj fais fab. Raws li qhov ntsuas kub ntawm qhov kub siab, qhov siv lead ua hlob maj mam los ntawm cov noob qaub ncaug. Tus kab mob VB tuaj yeem ua rau lub qis tsis muaj peev xim arsenide ib leeg siv los yog lub siab ua kom tsis muaj teeb meem semi-insulating gallium arsenide nkaus xwb. Qhov nruab nrab EPD ntawm cov siv lead ua qis dua 5,000 / cm-2.
4. Ntsug Gradient Solidification (Ntsug Gradient Khov, xa mus ua VGF)
Lub hauv paus ntsiab lus thiab daim ntawv thov ntawm VGF tus txheej txheem thiab txoj haujlwm VB yeej zoo sib xws. Qhov loj tshaj qhov txawv yog tias VGF hom ua rau lub siv lead ua poob carriage mechanism thiab txoj kev tig. Lub computer khij ntawm lub thermal teb kom maj mam txias, thiab qhov kev loj hlob ntawm txoj kev loj hlob nce toj ntawm qhov qis kawg ntawm cov yaj kom tiav qhov kev loj hlob ntawm kev siv lead ua. Cov txheej txheem no ua rau cov kev loj hlob ntawm txoj kev loj hlob tsis ruaj khov vim qhov kev tshem tawm ntawm txoj kev sib kis kab kev sib kis, thiab tsim nyog rau kev loj hlob tsis zoo siv ultra-low disadvantages GaAs nkaus xwb. Qhov kev tsis zoo ntawm VB thiab VGF tus txheej txheem yog tias qhov kev loj hlob ntawm txoj siv lead ua tsis tuaj yeem raug cai thiab txiav txim thaum lub sijhawm siv lead ua kev loj hlob, thiab lub sijhawm siv lead ua kev loj hlob ntev ntev. Tam sim no, lub thoob ntiaj teb kev lag luam tau ua tau ntau yam khoom tsim tau 6-nti VB / VGF gallium arsenide crystals. Xyoo 2002, Freiberger tau qhia txog lub ntiaj teb thawj 8-inch gallium arsenide ib leeg siv los ntawm VGF cov txheej txheem.