Japonijos kompanija Sumitomo Electric teigia parengusi komercinių galio nitrido padėklų gamybos technologiją.

   Dabartiniu metu elektronikos specialistams galio nitrido (GaN) puslaidininkis tapo tokiu etalonu kaip krikščionims - šventasis Gralis. Šio puslaidininkio, kuris ne vieną tyrėją buvo įvaręs į neviltį ir kuriuo dabar taip žavimasi, pagrindu jau yra pasiekta reikšmingų laimėjimų, tarp jų - sukurti mėlyni, žali ir balti šviesos diodai (LED), kurie per kelerius metus jau pelnė kelis milijardus dolerių, bei mėlynos ir violetinės spinduliuotės puslaidininkiniai lazeriai, kurie turėtų iš esmės patobulinti pirmuosius skaitmeninius vaizdo grotuvus ir, gal būt, lazerinius spausdintuvus. Stebėtina, kad jau susiformavo GaN optoelektronikos prietaisų rinka, nors dabartinė galio nitrido technologija turi esminį trūkumą - šis puslaidininkis auginamas ant brangių ir nelabai tinkamų medžiagų, pavyzdžiui, safyro ar silicio karbido, padėklų. Ir štai dėl pačiu laiku Sumitomo Electronic Industries Ltd. sukurtos tobulesnės technologijos ši padėtis gali iš esmės pasikeisti.

   Per vieną išskirtinį interviu, duotą šių metų balandžio 22 d. šios kompanijos centriniame biure Osakoje, Kensaku Motokis, Sumitomo GaN padėklų kūrimo programos vadovas žurnalistui su pasididžiavimu įteikė žvilgančią, permatomą, pilkšvą 50 mm skersmens plokštelę. Ši plokštelė buvo vienas Japonijoje ir Jungtinėse Valstijose tiriamos serijos padėklų. Pirmą kartą laikantis viso technologijos ciklo buvo pagaminta tiek padėklų, kad mokslininkai juos galėjo tirti pagal visą bandymų programą. Svarbiausia, kad ši Japonijos mokslininkų sėkmė pačiu laiku atvėrė realią galimybę masiškai gaminti mėlynus ir violetinius diodinius lazerius, tiksiančius ateinančios kartos buitinių skaitmeninių vaizdo grotuvų valdymo pultams gaminti. Tuomet vaizdo diskus būtų galima ir įrašyti, ir groti.

   K. Motokis su grupe padėklus išaugino garinės epitaksijos metodu. Technologijos ciklą jie pradėjo, ant galio arsenido (GaAs) padėklo užaugindami storą GaN epitaksinį sluoksnį. Buvo imtasi įvairių technologijos gudrybių, kad užaugintas GaN sluoksnis būtų be struktūrinių defektų - dislokacijų, kurios atsiranda dėl to, kad skirtingų puslaidininkių yra skirtingos kristalinės gardelės.

   Gamindami padėklus mokslininkai šią seniai žinomą technologiją papildė kai kuriomis naujovėmis. Augančio GaN sluoksnio paviršius nėra vientisas, jis būna nusėtas apverstos šešiabriaunės piramidės formos įdubomis. Kai sluoksnis auga, dislokacijos kaupiasi ties šių įdubų dugnu. Taigi, išaugintame sluoksnyje būna didelės ir mažos dislokacijų koncentracijos sritys. Eksperimentatoriai iš tokių plokštelių išpjaudavo mažos defektų koncentracijos sritis, nuo jų pašalindavo galio arsenidą ir likusius permatomus GaN diskus šlifuodavo bei poliruodavo.

   Negalima teigti, kad Sumitomo padėklai yra visai be defektų. Pasak K. Motokio, GaN padėklų dislokacijų tankis siekia 500 000 cm^-2. Tačiau lyginant su sluoksniais, užaugintais ant safyro padėklų, šis skaičius yra keliomis eilėmis mažesnis. Cornello Universiteto (Niujorko valstija) GaN programos vadovaujančiojo tyrėjo Lesterio Eastmano nuomone, šie skaičiai atrodo įspūdingai.

   K. Motokio grupė pirmaisiais rezultatais patenkinta. Šiuo metu mokslininkai tobulina pigios ir masinės GaN padėklų gamybos metodus.

   Tyrėjai žino, kad ant GaN padėklų suformuoti mėlynieji ir violetiniai GaN lazeriai kokybe pranoksta tuos, kurių padėklams naudojamas safyras. Visiškai skirtinga, palyginti su GaN, safyro kristalinė gardelė generuoja didelį dislokacijų tankį, dėl kurio prastėja prietaiso kokybė. Technologai, gaminantys GaN šviesos diodus, kurių didelis dislokacijų tankis, jau išmoko pailginti jų eksploatavimo trukmę. Tačiau puslaidininkiniai lazeriai yra gerokai sudėtingesni prietaisai.

   Defektai ne tik trumpina lazerių eksploatavimo trukmę, bet ir didina prietaisų savikainą, nes mažina jų išeigą. Cornello universiteto profesoriaus, medžiagotyros centro vadovo Franciso J. DiSalvo žodžiais tariant, mokslininkai tiki, kad, sumažinę padėklų dislokacijų tankį, gerokai pailgins lazerių eksploatavimo trukmę. Kad prietaisai rinkoje būtų paklausūs, jie turėtų veikti bent jau 10 000 val. K. Motokis mano, kad masinei violetinių diodinių lazerių gamybai GaN padėklai yra būtini.

   Pradėjus gaminti komercinius GaN padėklus, galėtų susiformuoti ne tik kompaktinių vaizdo diskų rinka. Geros kokybės GaN padėklai galėtų sukelti tikrą perversmą didelės galios tranzistorių gamybos srityje (žr: Kol kas "kiečiausias" tranzistorius // Ryšių technikos naujienos, 2002, Nr. 3). "Jei gaminsime GaN prietaisus ant GaN padėklo, suformuosime didžiulę rinką", įsitikinęs DiSalvo.

   Sumitomo, kur GaN padėklus augina 10 darbuotojų, yra ne vienintelis pramonės milžinas, tikintis šio puslaidininkio ateitimi: Tokijo korporacija Mitsubishi Chemical irgi pradėjo panašius tyrimus savo tyrimų centre Jokahamoje, o Tokijo kompanija Ricoh Co. paskelbė pagaminusi nedidelį GaN padėklų kiekį.

   Be to, GaN padėklų tyrimus atlieka ir saujelė JAV universitetų bei naujų kompanijų, gavusių kuklią Karo laivyno tyrimų centro (Arlingtonas, Vajomingo valstija) paramą.

   Tačiau pačių padėklų, išskyrus tuos, kuriuos demonstravo Sumitomo kompanija, kitur dar niekas nėra matęs.