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Development of low dislocation density gallium nitride substrates

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Dispositivi optoelettronici su nitruro di gallio

La crescita di sostrati indipendenti al nitruro di gallio (GaN) per dispositivi a emissione di luce può essere agevolata grazie alla linea di produzione creata nei laboratori della Linköping University.

Tecnologie industriali

Il nitruro di gallio (GaN) e le relative leghe hanno spianato la strada a un'efficiente illuminazione a stato solido con diodi (LED) a emissione di luce che sostituiscono i convenzionali tubi fluorescenti. Dispositivi elettronici GaN ad alta frequenza per applicazioni senza fili sono già disponibili sul mercato, e, grazie ai diodi a luce blu, stanno adesso cominciando a rivoluzionare il campo dell'archiviazione dati di grande capacità. La crescita etero-epitassiale su sostrati esterni, ad esempio zaffiro o carburo di silicio (SiC), provoca un'elevata quantità di difetti che limitano l'efficienza luminosa dei dispositivi GaN. Alla luce del riconosciuto potenziale di questi dispositivi, il progetto DENIS, finanziato nel quadro del Quinto programma quadro, ha voluto mettere a punto una tecnica per la produzione a grande scala di wafer GaN sottili. L'uso di sostrati con costanti di reticolo e coefficienti di espansione termica sensibilmente simili dovrebbe fornire la soluzione ottimale per migliorare prestazioni e durata di vita dei dispositivi GaN. Il progetto DENIS è oramai terminato, dopo aver contribuito con un'ampia serie di positivi contributi all'affermazione della tecnologia GaN in Europa. Nell'università svedese di Linköping è stata messa a punto una tecnica e un reattore adatto alla crescita di cristallo sintetico GaN, a partire dal quale è possibile produrre wafer sottili. Più in dettaglio, è stata usata con successo la deposizione d'idruro in fase vapore per la crescita di sostrati GaN con un diametro massimo di 2" e uno spessore di 2mm. La crescita di materia prima a base GaN è stata ottenuta a pressione atmosferica in un reattore verticale a parete calda. Combinandola con la tracimazione a mezzo laser per la delimitazione del sostrato, è stato registrato il previsto miglioramento delle prestazioni dei dispositivi a emissione di luce rispetto a quelli su sostrato di zaffiro. Restano però ancora da risolvere punti critici e da chiarire gli effetti dell'uso di questi sostrati sulle proprietà dei dispositivi.

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