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激光剥离法制备砷化镓薄膜

 

虽然砷化镓(GaAs)成本大大高于硅,但是GaAs基电子设备近年来却备受青睐。GaAs电子设备有许多的优点,是智能手机等设备的理想材料。除此之外,由于其成本较高,且不利于回收利用,因此其不能进行大规模生产。《MRS 通讯》刊发的一片论文介绍了一种激光剥离法合成GaAs设备,可有效降低成本。

GaAs设备面临的挑战包括,当GaAs中形成晶片以后如何能够将其去除。传统的方法为酸侵蚀来去除。但是这个过程对于时间的控制要求很高,因为酸会从外向内侵蚀。虽然能够很好地控制这个过程,但是仍然存在酸会损坏电子设备的风险,不仅如此,其也可能会进一步侵蚀GaAs基板,从而减少其可循环次数。考虑到可回收性,III–V族电子设备是一个更好的选择,Hayes说。“硅晶片比其成本便宜上千倍,因此在现阶段,GaAs并不能与其匹敌。”但是基于其具有的优点,研究人员还是希望能尝试通过经济有效的方式来生产GaAs。在过去,一种制备方式是在GaAs晶片上方沉积一层保护层,这个保护层会被酸侵蚀掉,从而保证基片的完整。但是其仍然依赖于时间控制,而且通常情况下保护效果也不是很理想。然而,正是这个想法激发了HayesBruce Clemens

“酸侵蚀确实很费时间,我们需要一种更加快速的办法。”Hayes说。因此他们开始关注激光剥离法。实验证实,这种方法可有效用于从蓝宝石衬底上剥离氮化镓。对于砷化镓,Hayes and Clemens采取了一步剥离法。通过带隙能量的空间控制,研究人员可以在保护层产生一个激光脉冲以供吸收。该层是由InGaAsN制备,是在GaAs基板上沉积而成。然后在InGaAsN层上覆盖一层GaAs膜。在这层膜之上运行电子设备。InGaAsN的带隙小于1.165 eV,意味着其可以吸收1064 nm的激光,而GaAs则允许1064 nm的激光通过。

当制作这种设备的时候,1064 nm的单色激光脉冲将会聚焦在晶片上。InGaAsN可以被烧蚀,使得GaAs film及电路可以和GaAs基板完美分离。当分离之后,简单清理基板后就又可以开始下一轮制备。“一旦该技术可循环利用晶片,那么GaAsIII-V族设备的成本将会大大下降。不仅如此,这些薄膜光电设备由于具有光子循环效应和光线捕捉结构,因而具有卓越的性能。不仅如此,其也有利于制备更加灵活和质轻的设备。”Kyusang Lee说。

这种设备不仅可以用于智能手机,也可以用于绿色能源领域。GaAs也可以用于太阳能电池,和硅基太阳能电池相比,其具有更高的效率。

新材料在线编译整理——翻译:杨超    校正:摩天轮

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