JST kondigt de succesvolle ontwikkeling aan van een hoogwaardig bulk GaN-groeiapparaat op basis van de THVPE-methode, een ontwikkelingsonderwerp van het Newly extended Technology transfer Program (NexTEP). De ontwikkeling naar commerciële toepasbaarheid werd uitgevoerd door de Innovation and R&D Division van Taiyo Nippon Sanso van augustus 2013 tot maart 2019, gebaseerd op het onderzoek van professor Akinori Koukitsu van de Tokyo University of Agriculture and Technology. Het onderzoeksteam heeft een GaN-kristalproductieapparaat ontwikkeld dat hoge snelheid bereikt, hoge kwaliteit, en continue groei.

Galliumnitride (GaN)-kristal is een halfgeleider die veel wordt gebruikt als een blauwe lichtemitterende diode, maar het is ook zeer geschikt om te gebruiken als materiaal voor stroomapparatuur in apparatuur voor snelle schakelaarwerking en hoogspanning, toepassingen met hoge stroomsterkte. GaN-kristal is veel beter dan siliciumkristal, het huidige mainstream materiaal.

De meeste GaN-kristalsubstraten die in elektronische apparaten worden gebruikt, worden vervaardigd met behulp van de Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE)-methode. Het is moeilijk om dikke GaN-kristallen te produceren met de HVPE-methode vanwege vervormingen in het kristal, en GaN-kristallen worden gekweekt op een heterogeen kiemkristalsubstraat, en herhaaldelijk afgepeld met een dikte van minder dan 1 mm voor gebruik. Om deze reden, commercieel praktische productie van GaN-kristallen was tot nu toe niet mogelijk op basis van kosten en kristalkwaliteit, vooral in het licht van het voor- en nawerk dat nodig is in het proces, zoals het schoonmaken van de oven.

Taiyo Nippon Sanso heeft de HVPE-methode ontwikkeld om een ​​GaN-kristalproductiesysteem te ontwikkelen dat hoge snelheid, hoge kwaliteit, continue groei door middel van de Tri-halide Vapor Phase Epitaxy (THVPE)-methode met behulp van een galliumtrichloride-ammoniakreactiesysteem. De THVPE-methode slaagt erin hoogwaardige kristallen te vormen met een hoge groeisnelheid die drie keer sneller is dan de huidige conventionele methoden, met slechts een vijfde van het huidige aantal dislocatiedefecten.

De nieuwe THVPE-methode biedt ook veel kostenvoordelen ten opzichte van de huidige technieken, zoals het niet verslechteren van kwartsglazen buis als de reactor, het voorkomen van vermindering van het kristalgroeigebied, en het verminderen van het optreden van onnodige polykristallen.

Als de THVPE-techniek verder kan worden ontwikkeld om de productie van dikke GaN-kristallen te bereiken, het zal de massaproductie van GaN-kristalsubstraten door snijden mogelijk maken. De nieuwe techniek belooft een doorbraak te bereiken in de ontwikkeling van goedkope, hoogwaardige GaN-apparaten.