روند تهیه مواد گالیم آرسنید
از سال 1950s، انواع روش های رشد تک بلور آرسنید گالیم طراحی شده. فرآیندهای اصلی رشد صنعتی کنونی عبارتند از: مهر و موم مایع راست نقاشی (یخچال) روش Brijman افقی (HB) روش Brijman عمودی (فعال) و انجماد شیب عمودی (VGF).
1. مایع Czochralski (یخچال) مهر و موم شده
روش یخچال روند اصلی برای کریستال های تک غیر دبد نیمه عایق گالیم آرسنید (GaAs سی) در حال رشد است. در حال حاضر ۸۰ درصد نیمه عایق گالیم آرسنید تک کریستال در بازار رشد روش یخچال. روش یخچال با استفاده از بخاری گرافیت و بوته PBN و B2O3 را به عنوان عامل مایع آب بندی به رشد بلور آرسنید گالیم در اتمسفر آرگون 2 MPa استفاده می کند. مزیت اصلی فرایند یخچال است که این قابلیت اطمینان بالا و آسان به رشد طولانی قطر تک کریستال است. محتوای کربن کریستال کنترل و خواص نیمه عایق کریستال خوب است. معایب اصلی عبارتند از: دوز شیمی دشوار برای کنترل، شیب دمای حرارتی زمینه بزرگ است (100 ~ 150 K/سانتی متر)، و چگالی دررفتگی کریستال بالا و ناهموار است. ژاپن هیتاچی کابل شرکت گیم اول 6 اینچ GaAs یخچال تک کریستال خط تولید در سال 1998 تاسیس شده. این شرکت بزرگترین GaAs کوره تک کریستال در آن زمان با قطر 400 میلی متر تغذیه ظرفیت 50 کیلوگرم و 6 اینچ رشد تک نصب شده. طول کریستال 350 میلی متر می رسد. در سال 2000، Freiberger 8 اینچ گالیم آرسنید تک کریستال توسط جهان اولین یخچال روند گزارش.
2-افقی ویلیام بریجمن (HB)
روش HB یک بار روند اصلی برای تولید انبوه نیمه هادی (كم مقاومت) کریستال تک گالیم آرسنید (SC GaAs) با استفاده از قایق های کوارتز و کوارتز لوله تحت فشار طبیعی رشد با ثبات و قابلیت اطمینان بالا بود. مزیت روش HB بخار آرسنیک می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای کنترل دقیق نسبت محاسبه میزان عناصر بدن و گرادیان دما است کوچک برای رسیدن به هدف کاهش dislocations است. چگالی دررفتگی HB گالیم آرسنید تک کریستال بیش از درخواست از قدر کمتر از گالیم آرسنید یخچال تک کریستال است. نقطه ضعف اصلی است که مردان رشد غیر دبد نیمه عایق گالیم آرسنید تک کریستال و رابط بلور رشد کرده است نام خانوادگی D که اتلاف مواد بزرگ در روند پردازش به شکر و شیرینی جات باعث می شود. در عین حال دشوار به رشد کریستال های بزرگ با قطر با توجه به ظرفیت تحمل بار قایق های کوارتز در دمای بالا است. در حال حاضر، تولید انبوه روند HB عمدتا در مورد 2 اینچ و 3 اینچ کریستال است و گزارش شده حداکثر آرسنید گالیم آرسنید گالیم از 4 اینچ است. در حال حاضر، هنوز وجود دارد بسیاری از شرکت ها است که با استفاده از فرایند HB برای تولید مواد گالیم آرسنید. با بلوغ فرآیندهای فعال و VGF روند هموگلوبین به تدریج جایگزین شده است.
3 ویلیام بریجمن-عمودی (فعال)
روش فعال روند رشد کریستال است که در اواخر دهه ی توسعه یافته است. بلور آرسنید گالیم سنتز شده پلي کريستال B2O3 و دانه بسته بندی شده به PBN بوته و مهر و موم شده در بطری دیوارهایی کوارتز. بدنه کوره به صورت عمودی قرار داده شد. سیم با مقاومت سیم گرم و بطری کوارتز عمودی در وسط بدنه کوره قرار می گیرد. در درجه حرارت بالا پلي کريستال گالیم آرسنید ذوب شده و سپس با بذر بلور ذوب شده و سپس سیلندر کوارتز و بوته رو به پایین توسط میله پشتیبانی از طریق مکانیزم maneuvering منتقل می شوند. تحت گرادیان دما خاص، تک کریستال به آرامی از پایان دانه بلور رشد می کند. روش فعال می تواند به رشد کم مقاومت گالیم آرسنید تک کریستال یا بلور آرسنید گالیم نیمه عایق با مقاومت بالا تنها. EPD متوسط کریستال زیر 5000/cm-2 است.
4. عمودی انجماد شیب (عمودی گرادیان یخ، مراجعه کننده به عنوان VGF)
اصول و کاربرد زمینه VGF روند و پروسه فعال اساسا مشابه هستند. بزرگترین تفاوت این است که روش VGF کریستال سقوط حمل ساز و ساز و چرخش لغو است. کامپیوتر را دقیقا کنترل زمینه های حرارتی برای خنک کردن به آرامی و رابط رشد حرکت به سمت بالا از پایان پایین مذاب به تکمیل رشد کریستال. این فرایند رابط رشد بلور باعث ثبات بیشتر به علت حذف مکانیزم انتقال مکانیکی و مناسب برای جابجایی فوق العاده کم GaAs تک بلور در حال رشد است. نقطه ضعف فرآیندهای فعال و VGF است که رشد بلور نمی تواند مشاهده و قضاوت در حین رشد بلور و کریستال دوره رشد طولانی است. در حال حاضر سطح تجاری بین المللی قادر به تولید انبوه 6 اینچ بلورهای VB/VGF گالیم آرسنید بوده است. در سال Freiberger گزارش جهان اول 8 اینچ گالیم آرسنید تک کریستال VGF فرایند توسعه.