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Development of low dislocation density gallium nitride substrates

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Dispositifs optoélectroniques sur nitrure de gallium

La croissance des substrats au nitrure de gallium (GaN) libre pour les dispositifs électroluminescents peut être facilitée par la ligne de production établie dans les laboratoires de l'université de Linköping.

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Le nitrure de gallium (GaN) et les alliages associés ont ouvert la voie à un éclairage à état solide efficace dans lequel les tubes fluorescents traditionnels sont remplacés par des diodes électroluminescentes (DEL) blanches. Des dispositifs électroniques hautes fréquences à base de GaN pour applications sans fils ont déjà été lancés sur le marché ouvert. Actuellement, ils commencent à révolutionner le champ du stockage haute capacité grâce aux diodes laser bleues. Néanmoins, la croissance hétéro-épitaxiale sur substrats étrangers, comme le saphir ou le carbure de silicone (SiC) entraîne une densité de défauts élevée, d'où une efficacité lumineuse limitée des dispositifs à base de GaN. Compte tenu du potentiel reconnu des dispositifs à base de GaN, le projet DENIS, financé au titre du cinquième programme-cadre, s'est fixé pour objectif la mise au point d'une technique adaptée à la production à grande échelle de pastilles fines de GaN. L'utilisation de substrats à coefficients d'expansion thermique et constante de réseau très similaires constituerait une technique optimale d'amélioration des performances et de la durée de vie des dispositifs à base de GaN. Le projet DENIS est arrivé à son terme, après avoir fourni toute une gamme de contributions positives à l'établissement de la technologie GaN en Europe. Une technique et un réacteur adaptés à la croissance de boules de GaN permettant la production de pastilles fines ont été mis au point à l'université de Linköping en Suède. Plus précisément, la technique de précipitation en phase vapeur hybride a été utilisée avec succès pour la croissance de substrats en GaN d'un diamètre pouvant atteindre 2 pouces pour une épaisseur de 2mm. La croissance de GaN industriel a été obtenue dans un réacteur à murs chauds vertical à la pression atmosphérique. Une fois combiné à l'envol par effet laser pour le délaminage de substrat, l'amélioration théorique des performances des dispositifs électroluminescents par rapport à celles des dispositifs à substrats au saphir a été démontrée. Cependant, il reste à résoudre des questions critiques, ainsi qu'à clarifier l'effet de l'utilisation de tels substrats sur les propriétés des dispositifs.

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