Epitaxia en fase de vapor de hidruro - Enciclopedia

La epitaxia de fase de vapor de hidruro (HVPE) es una técnica de crecimiento epitaxial a menudo utilizada para producir semiconductores como GaN, GaAs, InP y sus compuestos relacionados, en la que el cloruro de hidrógeno reacciona a temperaturas elevadas con los metales del grupo III para producir cloruros metálicos gaseosos, que luego reaccionan con amoniaco para producir nitruros del grupo III. Los gases portadores comúnmente utilizados incluyen amoniaco, hidrógeno y varios cloruros.

La tecnología HVPE puede reducir significativamente el costo de producción en comparación con el método más común de deposición en fase de vapor de compuestos organometálicos (MOCVD). La reducción de costos se logra mediante una disminución significativa del consumo de NH3, materiales de fuente más baratos que en MOCVD, y la reducción de los costos de equipo capital, debido a la alta tasa de crecimiento.

Desarrollada en la década de 1960, fue el primer método epitaxial utilizado para la fabricación de cristales individuales de GaN.

La epitaxia de fase de vapor de hidruro (HVPE) es el único proceso de crecimiento de cristales de semiconductores III-V y III-N que funciona cerca del equilibrio. Esto significa que las reacciones de condensación muestran una cinética rápida: se observa una reactividad inmediata a un aumento de la super saturación de fase de vapor hacia la condensación. Esta propiedad se debe al uso de precursores de vapor de cloro GaCl e InCl, de los cuales la frecuencia de descloración es lo suficientemente alta como para que no haya retraso cinético. Luego, se puede establecer una amplia gama de tasas de crecimiento, desde 1 hasta 100 micrómetros por hora, en función de la super saturación de fase de vapor. Otra característica de la HVPE es que el crecimiento está regido por la cinética de superficie: adsorción de precursores gaseosos, descomposición de especies adsorbidas, desorción de productos de descomposición, difusión superficial hacia sitios de curvatura. Esta propiedad es beneficiosa cuando se trata de crecimiento selectivo en sustratos con patrones para la síntesis de objetos y estructuras con morfología 3D. La morfología depende solo de la anisotropía intrínseca del crecimiento de los cristales. Al establecer parámetros experimentales de crecimiento de temperatura y composición de la fase de vapor, se puede controlar esta anisotropía, que puede ser muy alta ya que las tasas de crecimiento pueden variar en una magnitud. Por lo tanto, se pueden formar estructuras con varios nuevos aspectos. El control preciso de la morfología del crecimiento se utilizó para la fabricación de sustratos cuasi-GaN, arreglos de estructuras de GaAs y GaN en escalas micrométricas y submicrométricas, puntas de GaAs para inyección de espín local. La propiedad de descloración rápida también se utiliza para el crecimiento VLS de nanotubos de GaAs y GaN de excepcional longitud.

Referencias