書(shū)籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：Ga-N 系統(tǒng)的熱力學(xué)分析

編號(hào)：JFSJ-21-043

作者：炬豐科技

摘要：

純冷凝和氣態(tài)鎵以及液氮的熱力學(xué)函數(shù)取自 SGTE 數(shù)據(jù)庫(kù)。Ga-N 系統(tǒng)中固相和液相的吉布斯能被假定為與壓力無(wú)關(guān)，而在高壓下氣相被認(rèn)為是非理想的。由于系統(tǒng)中 Ga 蒸氣的平衡分壓遠(yuǎn)低于相應(yīng)的 N2 壓力，氣體混合物被假定為非理想氣體的理想溶液。氮逸度的熱力學(xué)描述為在 中評(píng)估了溫度和壓力的函數(shù)。在“Allprops”程序 中實(shí)施的最新評(píng)估 包括顯式在亥姆霍茲能量中的基本方程，其中 28 個(gè)系數(shù)對(duì) 1· 104 atm 和 2000 K 有效。后一個(gè)描述已被外推到 5· 104 atm 和 2800 K 并在目前的工作中采用。

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GaN 本質(zhì)上是一種具有窄同質(zhì)性范圍的化學(xué)計(jì)量化合物，因此在評(píng)估中被視為線(xiàn)化合物。纖鋅礦結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是唯一穩(wěn)定的固體形式。盡管亞穩(wěn)態(tài)閃鋅礦結(jié)構(gòu)可以在薄膜中產(chǎn)生并且在高壓下預(yù)計(jì)在 III 族氮化物中會(huì)出現(xiàn) NiAs 型改性，但并未考慮這些結(jié)構(gòu)。報(bào)道的 GaN 熔化溫度是有爭(zhēng)議的，從 1973 年到 2573 K 以上 不等。在熱平衡過(guò)程中，很難在 GaN 上保持氮的高平衡壓力。過(guò)低的 N2 超壓會(huì)導(dǎo)致 GaN 表面氮的損失和鎵液滴的形成 。在確定的 N2 分壓下的富含 Ga 的液相線(xiàn)溫度將是測(cè)得的溫度，并且必須低于化合物的熔化溫度。因此，預(yù)測(cè)的最高報(bào)告值為 2791 K電負(fù)性的半經(jīng)驗(yàn)理論被預(yù)選為全等熔化氮化鎵的溫度。

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