Введение

Гидридная парофазная эпитаксия (HVPE) – это метод эпитаксиального роста, часто используемый для получения полупроводников, таких как GaN, GaAs, InP и их соединений, в котором хлорид водорода реагирует при повышенной температуре с металлами группы III с образованием газообразных хлоридов металлов, которые затем взаимодействуют с аммиаком для получения нитридов группы III. Обычно используемые газы-носители включают аммиак, водород и различные хлориды. Технология HVPE позволяет значительно снизить стоимость производства по сравнению с наиболее распространенным методом химического осаждения из газовой фазы металлоорганических соединений (MOCVD). Снижение затрат достигается за счет существенного уменьшения потребления NH3, использования более дешевого исходного сырья по сравнению с MOCVD, а также снижения стоимости капитального оборудования благодаря высокой скорости роста. Разработанная в 1960-х годах, она была первым эпитаксиальным методом, примененным для выращивания монокристаллов GaN. Гидридная парофазная эпитаксия (HVPE) – единственный процесс выращивания кристаллов полупроводников III–V и III–N, протекающий вблизи равновесия. Это означает, что реакции конденсации демонстрируют быструю кинетику: наблюдается немедленная реакция на увеличение пересыщения паровой фазы в направлении конденсации. Это свойство обусловлено использованием хлоридных прекурсоров GaCl и InCl, частота дехлорирования которых достаточно высока, чтобы не возникало кинетических задержек. Таким образом, можно установить широкий диапазон скоростей роста – от 1 до 100 микрометров в час – в зависимости от пересыщения паровой фазы. Другой особенностью HVPE является то, что рост определяется поверхностной кинетикой: адсорбцией газообразных прекурсоров, разложением адсорбированных частиц, десорбцией продуктов разложения и поверхностной диффузией к дефектам роста. Это свойство полезно при селективном росте на структурированных подложках для синтеза объектов и структур с трехмерной морфологией. Морфология зависит исключительно от внутренней анизотропии роста кристаллов. Устанавливая экспериментальные параметры роста – температуру и состав паровой фазы – можно контролировать эту анизотропию, которая может быть очень высокой, поскольку скорости роста могут изменяться на порядок величины. Следовательно, можно формировать структуры с различными новыми соотношениями сторон. Точный контроль морфологии роста использовался для создания квази-подложек GaN, массивов структур GaAs и GaN микрометрового и субмикрометрового масштаба, а также наконечников GaAs для локальной инжекции спина. Свойство быстрой дехлорирования также используется для VLS-синтеза нанопроводов GaAs и GaN исключительной длины.