JST tillkännager framgångsrik utveckling av en högkvalitativ GaN-tillväxtanordning baserad på THVPE-metoden, ett utvecklingsämne för det nyligen utökade tekniköverföringsprogrammet (NexTEP). Utveckling mot kommersiell tillämpning genomfördes av divisionen Innovation and R&D i Taiyo Nippon Sanso från augusti 2013 till mars 2019, baserat på forskning av professor Akinori Koukitsu vid Tokyo University of Agriculture and Technology. Forskargruppen har utvecklat en GaN -kristalltillverkningsanordning som uppnår hög hastighet, hög kvalitet, och kontinuerlig tillväxt.

Galliumnitrid (GaN) -kristall är en halvledare som ofta används som en blå ljusemitterande diod, men den är också väl lämpad att använda som kraftenhetsmaterial i utrustning för höghastighetsomkopplare och högspänning, högaktuella applikationer. GaN -kristall är mycket överlägsen kiselkristall, det nuvarande vanliga materialet.

Majoriteten av GaN -kristallsubstrat som används i elektroniska enheter tillverkas med hjälp av metoden Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE). Det är svårt att producera tjocka GaN -kristaller med HVPE -metoden på grund av störningar i kristallen, och GaN -kristaller odlas på ett heterogent substrat av frökristall, och upprepade gånger skalas av med en tjocklek av mindre än 1 mm för användning. Av denna anledning, kommersiellt praktisk tillverkning av GaN -kristaller har hittills inte varit möjlig på grundval av kostnad och kristallkvalitet, särskilt mot bakgrund av det för- och efterarbete som krävs i processen, som att rengöra ugnen.

Taiyo Nippon Sanso har avancerat HVPE-metoden för att utveckla ett GaN-kristallproduktionssystem som uppnår höghastighets, hög kvalitet, kontinuerlig tillväxt genom Tri-halid Vapor Phase Epitaxy (THVPE) -metoden med användning av ett galliumtriklorid-ammoniakreaktionssystem. THVPE-metoden lyckas bilda högkvalitativa kristaller med hög tillväxthastighet tre gånger snabbare än nuvarande konventionella metoder, med endast en femtedel av den nuvarande graden av förskjutningsdefekter.

Den nya THVPE -metoden erbjuder också många kostnadsfördelar jämfört med nuvarande tekniker, såsom att inte försämra kvartsglasröret som reaktorn, förhindra minskning av kristallväxtarea, och minska förekomsten av onödiga polykristaller.

Om THVPE -tekniken kan vidareutvecklas för att uppnå produktion av tjocka GaN -kristaller, det kommer att tillåta massproduktion av GaN-kristallsubstrat genom skivning. Den nya tekniken har ett starkt löfte att uppnå ett genombrott i utvecklingen av lågkostnad, högpresterande GaN-enheter.