目前,發展較好的寬禁帶半導體主要是SiC和GaN這兩種。
在燕大的半導體研究中心這,主要研究的寬禁帶半導體對象是GaN。
在GaN基寬禁帶半導體領域,該研究中心一直處於國內領先地位。
註冊擁有的和GaN寬禁帶半導體有關的發明專利,多達二十多個。
包括GaN基外延層的大面積、低功率激光剝離方法,銦鎵氮單晶薄膜MOCVD外延生長技術等等。
第三代寬禁帶半導體擁有良好的物理化學性能,可應用在諸多的領域。
而現在,根據第三代半導體的發展情況,其主要應用爲半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他4個領域。
各個領域產業成熟度各不相同。
但在前沿研究領域,寬禁帶半導體還處於實驗室研發階段。
目前市面上主流的半導體,還是以第一代半導體和第二代半導體爲主。
其原因嘛……
當然是第三代寬禁帶半導體還有很多技術難題沒有攻克。
燕大的半導體研究所正在進行的工作,就是全力攻克這些難題,早日實現第三代半導體技術的徹底成熟,應用於市場。
…………
寬禁帶半導體實驗室,顧律三人穿着深棕色的實驗服,在張主任的帶領下走進去。
實驗室的面積很大。
將近有半個籃球場的大小。
一眼望去,可以看到實驗室內數位研究員在各臺儀器前緊張的忙碌着。
“主任好。”
“主任好。”
幾位年輕的研究員助理見到張主任進來,客氣的打招呼。
張主任點點頭,然後擺擺手,“你們接着忙,接着忙。”
“我們先去MOCVD那邊吧。”張主任壓低聲音,詢問顧律。
顧律點頭一笑。
張主任帶着顧律來到一臺一個高的長方形設備面前。
“這個就是我們實驗室的MOCVD了!”張主任拍拍設備外面的鐵殼,笑着爲顧律介紹。
顧律上下打量了這臺設備一番。
所謂的MOCVD,是在氣相外延生長的基礎上發展起來的一種新型氣相外延生長技術。
該設備以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有機化合物和V、Ⅵ族元素的氫化物等作爲晶體生長源材料,以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延,生長各種Ⅲ-V主族、Ⅱ-Ⅵ副族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。
上面說的有些複雜。
簡單來理解的話,就是通過這臺MOCVD設備,可以將有機化合物和氫化物,合稱爲實驗室所需的GaN寬禁帶半導體。
這是一臺生長寬禁帶半導體的儀器。
顧律在國外見過這種設備。
不過國內和國外的MOCVD系統是有些區別的。
因爲MOCVD系統最關鍵的問題就是保證材料生長的均勻性和重複性,所以國內和國外MOCVD系統的主要區別在於反應室結構。
在國外,反應室結構大多采用‘TurboDisc反應’,而國內則是採用‘行星反應’。
兩者各有其優劣,說不上誰更好。
但呈現在顧律面前的這臺MOCVD,雖然使用的仍舊是國內的行星反應室結構,但在設備的其他組成系統上,應該進行了深層次的優化。
顧律只是簡單的上下打量了這臺設備一眼,就得出一個這樣的結論。
“張主任,你們的這臺設備應該進行了一定程度的改裝吧,根據我的推測,這臺MOCVD不止最多可以同時生長兩片1.5英寸的GaN寬禁帶半導體?”顧律說出自己的猜測。
張主任豎起大拇指。
“你說的沒錯。”張主任拍拍設備,語氣略帶得意的開口,“這臺設備買回來後,我就讓隔壁機械學院的幾位朋友改裝了一下。”
“你看着,在這塊源供給系統部分,我們加了一個恆溫器,可以保證金屬化合物一個衡定的蒸氣壓。”張主任指着儀器前端的加裝上去的一個恆溫器爲顧律介紹。
“還有這。”張主任把顧律領到MOCVD的背面,“這塊是氣體運輸系統,原本這裡是只有一條管道的。”
“但是我們又增加了一條,這樣的話,可以迅速變化反應室內的反應氣體,並且還不會引起反應室內壓力的變化!”
張主任爲顧律詳細的介紹了這臺設備的改裝情況。
除了反應室系統仍舊選擇行星反應之外,其餘的幾個部分的系統皆進行了一定程度的改裝優化。
“那……”
顧律問出了自己最關心的問題,“那現在,這臺設備最大的產量是多少?”
張主任豎起三根手指,“最多可以同時生產三根兩英寸的GaN寬禁帶半導體!”
“嘶——!”
顧律倒吸一口冷氣。
這產量……
據顧律所知,國外Veeco公司斥巨資新研發的一種型號的MOCVD,也就比這個產量稍微高點。
正在顧律嘖嘖驚歎的功夫,這臺設備剛好結束了一輪的工作。
一旁的研究員助理就要過來取走成品。
張主任擺擺手,戴上白手套,表示要親自將這次的成品取出。
忙活一陣後,張主任將兩條長長粗粗的GaN寬禁帶半導體取出。
張主任雙手摩挲在這個長長粗粗的物件上。
“你們也過來摸摸,手感很不錯,硬硬的,還有點燙。”張主任笑着招呼顧律師徒兩人。
顧律扯了扯嘴角,然後,和張主任一塊摸起來。
在旁邊就擺着一臺專門用於切割的儀器。
隨着一陣吱吱吱的聲音,長長的寬禁帶半導體被切割成許多小段。
顧律拿起一塊,在燈光下觀察切割的截面。
“成色很不錯啊!”
這樣的半導體,只需要經過簡單的幾步除雜手段,就可以直接拿出去加工了。
反倒是一旁的張主任不是很滿意的搖搖頭,“還是不太行,整條半導體,最終可以利用的只有80%左右,剩下的部分還是雜質太多。”
顧律手中拿的那一截,是位於整條半導體的中間部位,成色當然不錯。
但位於兩端的部分,則是因爲含雜太多。
在實際生產的過程中,需要進行融化分解後,再投進MOCVD中二次生產。
這其中就產生不少浪費。
不過這是相當普遍常見的現象,想要完成百分百的利用率,那基本是不存在的。
80%這個數字已經算是不錯的了。