HVPE是一種常壓熱壁化學(xué)氣相沉積技術(shù),熱壁反應(yīng) H9TA4GH2GDACPR-4GM器中襯底和載氣同時(shí)被加熱,不同于MOCVD中的冷壁反應(yīng)器(只有襯底被加熱)。HVPE技術(shù)曾廣泛地用于制備Ⅲ~V族半導(dǎo)體化合物,如GaAs和InP,其優(yōu)點(diǎn)為:①設(shè)各和工藝相對簡單,原材料成本較低;

   生長速率高,每小時(shí)可達(dá)幾十甚至幾百微米;③橫向縱向生長比率高,孔洞少,可以生長大面積薄膜。但同時(shí)HVPE也存在突出的缺點(diǎn),包括:①難以精確控制膜厚;②反應(yīng)氣 體對設(shè)備具有腐蝕性,從而影響外延薄膜的純度;③生長速率快,異質(zhì)外延容易產(chǎn)生裂紋。

   早在19⒆年,Mamska等人首次將HVPE技術(shù)用于C.aN單晶薄膜的生長,在藍(lán)寶石襯底上制備出G扒夕卜延層。但之后的研究發(fā)現(xiàn)HVPE方法制備的GaN夕卜延層存在很高的本地載流子濃度,無法進(jìn)行p型GaN的制各研究,從而逐漸被MOCVD方法取代。近年來,出于對自支撐GaN襯底的需求及橫向外延生長技術(shù)的出現(xiàn),HVPE技術(shù)生長GaN材料又被受到廣泛的關(guān)注。

   HVPE生長系統(tǒng)一般有四部分組成,分別為爐體、反應(yīng)器、氣體配置系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)等。典型的石英反應(yīng)器采用雙溫區(qū)結(jié)構(gòu),如圖5-11所示。反應(yīng)過程為:氯化氫通過載氣(N2)的傳輸進(jìn)入反應(yīng)器中,在低溫區(qū)與鎵舟中熔融的金屬Ga發(fā)生反應(yīng);生成的揮發(fā)性氯化鎵 在載氣的作用下進(jìn)入高溫反應(yīng)區(qū),在襯底表面與NH3反應(yīng)生成GaN,未反應(yīng)的尾氣由尾氣處理系統(tǒng)吸收。