外延生长技术概述
第六章外延生长
3、超饱和度（supersaturation）模型 超饱和度（supersaturation）
(1) 超饱和度的定义： 超饱和度的定义：
当超饱和度为正 当超饱和度为正时，系统为超饱和，—— 外延生长； 外延生长； 系统为超饱和， 当超饱和度为负 当超饱和度为负时，系统不饱和， 系统不饱和， —— 刻蚀过程。 刻蚀过程。
d. 其他：RTCVD外延、UHVCVD外延、离子束外延等等 其他：RTCVD外延 UHVCVD外延 外延、 外延、
3、 外延层的作用：独立控制薄膜晶体结构（组分）、厚度、 外延层的作用：独立控制薄膜晶体结构 组分）、厚度、 晶体结构（ ）、厚度
杂质种类及掺杂分布
(1) 双极工艺：器件隔离、解决集电极高击穿电压与串连电阻的矛盾 双极工艺：器件隔离、 (2) CMOS工艺：减小闩锁（Latch-up）效应 CMOS工艺 减小闩锁（Latch-up） 工艺： (3) GaAs工艺：形成特定的器件结构层 GaAs工艺 形成特定的器件结构层 工艺： (4) 其他：制作发光二极管、量子效应器件等 其他：制作发光二极管 量子效应器件等 发光二极管、
超饱和度模型未能预测，因为低浓度下外延生长速率是受气 超饱和度模型未能预测， 相质量输运限制的。 质量输运限制的
c. 超饱和度的值过大，会影响单晶薄膜的质量（与薄膜生长模式 超饱和度的值过大，会影响单晶薄膜的质量（
有关）。 有关）。
4、薄膜生长的三种模式： 薄膜生长的三种模式：
(1) 逐层生长（ 逐层生长（Layer Growth） 理想的外延生长模式 Growth）
该临界尺寸可写为： 该临界尺寸可写为：
其中，U 是表面的界面自由能，V 是原子体 其中， 是表面的界面自由能， 积， σ0 是反应剂的分气压与平衡气压的比 值（称为饱和度）。 称为饱和度 饱和度）。
外延生长的方法有哪些
外延生长的方法有哪些外延生长是指材料沉积在晶体表面基础上的一种生长方式，也称为自下而上的生长方式。
在外延生长过程中，新形成的晶体层沿着晶体的晶面方向生长，从而使整个晶体薄片的尺寸逐渐增大。
外延生长技术广泛应用于半导体行业，例如用于制造集成电路和发光二极管等器件。
下面将介绍几种常见的外延生长方法。
1. 液相外延生长方法液相外延生长是一种基于溶液的生长方法，通过将溶液中的材料沉积在晶体衬底表面来实现生长。
在生长过程中，溶液中的材料原子逐渐结晶并沉积在衬底上。
这种方法可以用于生长多种材料，包括硅、镓、锗等。
通过改变溶液的成分、温度和压力等参数，可以控制晶体生长的形状、尺寸和取向等属性。
2. 气相外延生长方法气相外延生长是一种基于气体的生长方法，通过在预定温度和压力条件下使材料从气态沉积在晶体衬底上，实现晶体的生长。
这种方法常用于生长复杂的硅化物、氮化物和磷化物等材料。
在气相外延生长过程中，材料原子从气态通过化学反应、物理吸附或气体分解等方式沉积在晶面上。
这种方法可以控制晶体生长的取向和形貌，是制备高质量晶体的一种重要方法。
3. 分子束外延生长方法分子束外延生长是一种在超高真空条件下生长薄膜的方法。
在生长过程中，通过利用分子束砷化炉、分子束外延装置等设备，使材料原子经过加热和蒸发的过程，以超高速度沉积在晶体表面上。
这种方法可以控制材料的镉蒸汽压、晶体衬底温度和反应室的压力等参数，从而实现晶体的精确生长和纯度控制。
4. 水热合成外延生长方法水热合成外延生长是一种在高温高压水溶液中生长晶体的方法。
在生长过程中，通过溶液中的化学反应和矿物物质的转移来实现晶体生长。
水热合成外延生长常用于合成高质量的纳米晶体和纳米材料。
通过调节溶液的成分、温度和压力等参数，可以控制材料的尺寸、形状和结构等属性。
5. 熔体外延生长方法熔体外延生长是一种在熔体中生长晶体的方法。
在生长过程中，通过将材料的熔融物质以超低速度沉积在晶体衬底上。
工艺晶体外延生长技术
工艺晶体外延生长技术工艺晶体外延生长技术是一种关于在晶体中维持一个晶体的生长界面，使得它能够以相同的晶体结构在另一个晶体表面上增长的方法。
这种技术在许多领域中都有广泛的应用，例如半导体材料生长、太阳能电池、发光二极管（LED）等。
工艺晶体外延生长技术的基本原理是利用外延原理，通过在已有的晶体表面上沉积新的晶体材料来实现晶体的生长。
在这个过程中，需要先选择一个基底晶体材料，然后在基底上通过一系列的加热和化学反应来使新的晶体材料生长。
这种技术的主要步骤包括：首先，选择一个合适的基底晶体材料，通常是具有与待生长晶体材料相同或相近晶格结构的材料。
然后，在基底的表面上制备一个“种子层”，这个层往往通过物理气相沉积或化学气相沉积等方法制备。
接下来，在种子层上进行外延生长，一般采用化学气相沉积、分子束外延或金属有机气相外延等方法。
在晶体的生长过程中，需要控制和调节温度、压力、气氛等参数，以实现所需的晶体质量和生长速度。
工艺晶体外延生长技术的优点之一是能够控制晶体的尺寸和形状，可以生长出具有高度均匀性和大面积的晶体。
另外，这种技术还可以在晶体中引入掺杂物，使得晶体具有特殊的电学、光学、磁学性质，进而应用于各种领域。
然而，工艺晶体外延生长技术也存在一些挑战和问题。
例如，晶体生长过程中的杂质和缺陷会对晶体的质量和性能产生不利影响，需要通过优化生长条件和材料选择来解决。
此外，这种技术还需要高精度的仪器和设备来控制生长过程中的各种参数，因此对实验条件和实验操作人员的要求较高。
总之，工艺晶体外延生长技术以其精确控制晶体生长和材料性能的能力，在半导体材料生长、光电子器件等领域具有重要的应用前景。
随着技术的进步和发展，相信这种技术将在更多领域中发挥作用，为科学研究和工业应用提供更多可能性。
工艺晶体外延生长技术在半导体材料生长领域有着重要的应用。
半导体材料是制造集成电路和光电子器件的基础材料，而工艺晶体外延生长技术可以实现高质量、大面积的半导体晶体生长。
外延生长原理概述
外延生长原理概述1. 引言外延生长原理是材料科学与工程领域一个重要的概念，它在材料的生长和形态控制方面起着关键作用。
本文将对外延生长原理进行概述，从基本原理到应用案例，以帮助读者更全面、深刻地理解这个概念。
2. 外延生长原理的基本概念外延生长是指在固体表面上沉积出与基底晶体结构相同的新晶体层的过程。
这种生长方式通常需要在高温条件下进行，通过在基底表面提供适当的气氛和材料源，使新晶体层的原子能够以正确的方式沉积在基底上。
外延生长可以实现单晶材料的制备，并且具有高结晶质量和较低的缺陷密度。
3. 外延生长的关键影响因素外延生长的过程受到多种因素的影响。
其中，温度、气氛、材料源和基底表面的结构是影响外延生长质量和形态控制的关键因素。
适当的温度控制可以提供足够的能量使原子沉积，同时避免过快或过慢的生长。
气氛和材料源的组成和流量可以调节原子的供应和表面反应速率，从而影响沉积速度和杂质控制。
基底表面的结构和取向对晶体生长的方向和取向有重要影响。
4. 外延生长的应用案例外延生长在半导体器件和光电子器件制造中具有广泛的应用。
外延生长被用于制备各种半导体材料如硅、镓化合物和氮化物等的薄膜和异质结构。
通过控制外延生长的条件和参数，可以实现不同的材料和结构，从而满足不同器件的需求。
外延生长还用于制备纳米材料、量子结构和超晶格等功能材料，以及太阳能电池、激光器和传感器等光电子器件。
5. 总结和回顾外延生长是一种重要的材料生长技术，具有广泛的应用前景。
本文概述了外延生长原理的基本概念、关键影响因素和应用案例。
通过深入探讨这些方面，我希望读者能够更全面、深刻地理解外延生长原理，并认识到它在材料科学与工程中的重要性和潜力。
意见和观点：外延生长技术作为一种重要的材料制备技术，在现代科技发展中发挥着关键的作用。
通过外延生长，可以获得高质量和精密控制的薄膜和异质结构，为各种器件的制备和性能提升提供了重要手段。
随着新材料的不断涌现和对功能材料的需求增加，外延生长技术将继续发展壮大，并为科学研究和技术创新提供更广阔的空间。
外延生长的基本原理
外延生长的基本原理一、引言外延生长是一种重要的制备薄膜和纳米结构的方法，它在微电子学、光电子学、能源材料等领域得到广泛应用。
本文将介绍外延生长的基本原理。
二、外延生长的定义外延生长是指在晶体表面上沉积一个与衬底同晶向的单晶薄膜或纳米结构。
这个过程可以通过化学气相沉积（CVD）、分子束外延（MBE）等方法实现。
三、衬底选择衬底是外延生长中非常重要的因素，因为它决定了沉积物的结构和性质。
通常选择衬底与待沉积物具有相同或相似的晶格常数和热膨胀系数，以便保证外延层与衬底之间具有良好的匹配度。
同时，衬底表面应该光滑平整，以便于沉积物在其上均匀生长。
四、晶体表面准备在进行外延生长前，需要对晶体表面进行处理，以去除表面杂质和缺陷，并提高其结晶质量。
这个过程称为表面准备。
表面准备的方法包括机械抛光、化学腐蚀、离子注入等。
五、生长过程在外延生长的过程中，先将衬底放置于反应室中，然后向反应室中送入所需气体，通过加热或辅助电场等手段使气体分解并在衬底表面上沉积出晶体。
沉积物的厚度和形貌可以通过控制反应条件（例如温度、压力、气体流量等）来调节。
六、外延生长的基本原理外延生长的基本原理是晶体生长原理。
当气相中存在足够多的原子或分子时，它们会在晶体表面吸附并形成临界核心。
随着吸附原子或分子数量的增加，临界核心逐渐扩大并形成一个新的晶体层。
这个过程可以持续进行直到达到所需厚度。
七、结论综上所述，外延生长是一种重要的制备薄膜和纳米结构的方法，其基本原理是晶体生长原理。
在进行外延生长前需要选择合适的衬底和进行表面处理。
通过控制反应条件可以调节沉积物的厚度和形貌。
外延生长技术在半导体领域的应用研究
外延生长技术在半导体领域的应用研究外延生长技术是指利用化学气相沉积、物理气相沉积、分子束外延等方法，在晶体基底上生长单晶材料。
在半导体领域，外延生长技术的应用已经非常广泛，尤其是在集成电路、光电器件、微电子机械系统等方面得到了广泛的应用。
一、外延生长技术的研究与发展历程外延生长技术起源于20世纪60年代，最初是用于研究生长过程中材料的晶体结构和物理性质，并研究材料应用于光电器件和半导体器件上的效应。
到了20世纪70年代，研究人员开始将外延生长技术应用于模拟半导体器件和光电器件，研究与实验表明这种方法可以对半导体领域的研究和应用做出巨大贡献。
二、外延生长技术在半导体集成电路领域的应用外延生长技术在半导体集成电路领域的应用非常广泛，主要是用于制作高速、低功耗的场效应晶体管，同时也用于制作达到微米和亚微米级别的 CMOS 工艺。
这种技术的应用使得半导体器件的集成度得到了极大的提高，同时也提高了半导体器件的可靠性和性能。
三、外延生长技术在光电器件领域的应用外延生长技术也可以用于制作光电器件，为此必须在晶体基底上生长单晶材料，并实现高质量生长。
同时，还需要控制外延膜厚度和晶体结构以及优化器件的制作工艺。
这种技术已经在半导体激光器、半导体光电二极管、太阳能电池等领域得到了广泛应用。
这些器件具有高质量能源转换和极高的集成度，可以有效地改善现有能源利用效率并探索新形势下的可再生能源。
四、外延生长技术在微电子机械系统领域的应用外延生长技术在微电子机械系统领域的应用主要是指生长单晶和多层异质结构，并通过刻蚀和整合加工技术制作出高效、高灵敏度的微机械系统。
微机械系统已经在汽车、航空航天和医疗等领域得到广泛应用，同时也为人们制造更小的并可以带有更多功能的电子设备提供了可能。
总之，外延生长技术在半导体领域的应用非常广泛，对现代科技与工业的发展起到重要作用。
未来，随着半导体科技的持续发展和微纳米技术的快速发展，外延生长技术还将在更多领域得到应用。
LED外延生长工艺概述
LED外延生长工艺概述1.基础概念：外延层是LED的活性层，也是发光层，通过注入电流和激发外延层的电子和空穴，发生复合释放出光子产生发光效果。
外延层的材料通常是由砷化镓(AlGaAs)或磷化镓(AlGaP)等半导体材料组成。
2.材料选择：在选择外延材料时需要考虑一系列的因素，比如材料的能带结构、禁带宽度、透明度、热导率等。
常用的外延材料有AlGaAs、GaAs、InP等。
根据不同的LED器件类型和应用需求，选择合适的外延材料是非常重要的。
3.工艺步骤：-衬底处理：将衬底（通常是蓝宝石或硅基片）进行表面处理，保证衬底表面的平整度、净度等要求。
-衬底预干燥：将衬底置于干燥炉中进行预干燥，以去除杂质和残留水分，保证外延层的纯净度。
-衬底预热：将预干燥后的衬底置于高温炉中进行预热，通过升温、保温等步骤，改善晶体生长的均匀性和晶格匹配性。
-外延层生长：通过化学气相沉积(CVD)或分子束外延(MBE)等技术，在衬底上生长外延层，控制生长时间、温度、气体流量等参数，使外延层尺寸和晶格与衬底匹配。
-冷却：将生长完的样品从外延炉中取出，放置在冷却台上，冷却样品，防止膨胀致使样品破裂。
-切割：将外延层生长完的样品切割成合适的大小，以便进行后续器件制备工艺。
4.常见问题：-杂质控制：在外延层生长过程中，杂质的控制是关键。
杂质的存在会导致材料性能下降，形成缺陷和不均匀性。
因此，需要采取相应的措施，比如采用高纯度原料、优化生长工艺等，控制杂质含量。
-生长速率控制：外延层的生长速率是影响品质的关键因素之一、如果生长速率过快，容易形成缺陷；生长速率过慢，则会影响生产效率。
因此，需要掌握适当的生长速率范围，以确保晶体品质和产量。
-晶格匹配：外延材料和衬底的晶格匹配性对于外延层质量的影响很大。
晶格不匹配会导致外延层晶格畸变、晶面偏转和缺陷生成，从而影响光学和电学效果。
因此，在选择外延层材料和衬底时需要注意晶格匹配性。
总结：LED外延生长工艺是制备高品质LED器件的关键步骤，通过合理的外延层生长工艺，可以提高LED的性能和可靠性。
MOCVD外延生长技术简介
MOCVD外延生长技术简介摘要：MOCVD外延技术是国内目前刚起步的技术，本文主要介绍外延的基本原理以及目前世界上主要外延生产系统的设计原理及基本构造。
外延生长的基本原理是，在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有红宝石和SiC两种）上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。
目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。
MOCVD金属有机物化学气相淀积（Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，简称MOCVD），1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项制备化合物半导体单品薄膜的新技术。
该设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。
第一章外延在光电产业角色近十几年来为了开发蓝色高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入。
而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管ＬＥＤ及激光二级管ＬＤ的应用无不说明了Ⅲ－Ⅴ族元素所蕴藏的潜能，表１－１为目前商品化ＬＥＤ之材料及其外延技术，红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主，而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓ＧａＡｓＰ材料为主。
ＭＯＣＶＤ机台是众多机台中最常被使用来制造ＬＥＤ之机台。
而ＬＥＤ或是ＬＤ亮度及特性的好坏主要是在于其发光层品质及材料的好坏，发光层主要的组成不外乎是单层的ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井ＳｉｎｇｌｅＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ或是多层的量子井ＭｕｌｔｉｐｌｅＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ，而尽管制造ＬＥＤ的技术一直在进步但其发光层ＭＱＷ的品质并没有成正比成长，其原是发光层中铟Ｉｎｄｉｕｍ的高挥发性和氨ＮＨ３的热裂解效率低是ＭＯＣＶＤ机台所难于克服的难题，氨气ＮＨ３与铟Ｉｎｄｉｕｍ的裂解须要很高的裂解温度和极佳的方向性才能顺利的沉积在ＩｎＧａＮ的表面。
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外延生长技术概述由 LED 工作原理可知,外延材料是LED的核心部分,事实上,LED的波长、亮度、正向电压等主要光电参数基本上取决于外延材料。
发光二极管对外延片的技术主要有以下四条：①禁带宽度适合。
②可获得电导率高的P型和N型材料。
③可获得完整性好的优质晶体。
④发光复合几率大。
外延技术与设备是外延片制造技术的关键所在,金属有机物化学气相淀积(Metal-Organic Chemical VaporDeposition,简称MOCVD)技术生长III-V族,II-VI族化合物及合金的薄层单晶的主要方法。
II、III族金属有机化合物通常为甲基或乙基化合物,如：Ga(CH3)3,In(CH3)3,Al(CH3)3,Ga(C2H5)3,Zn(C2H5)3等,它们大多数是高蒸汽压的液体或固体。
用氢气或氮气作为载气,通入液体中携带出蒸汽,与V族的氢化物(如NH3,PH3,AsH3)混合,再通入反应室,在加热的衬底表面发生反应,外延生长化合物晶体薄膜。
MOCVD具有以下优点：用来生长化合物晶体的各组份和掺杂剂都可以以气态方式通入反应室中,可以通过控制各种气体的流量来控制外延层的组分,导电类型,载流子浓度,厚度等特性。
因有抽气装置,反应室中气体流速快,对于异质外延时,反应气体切换很快,可以得到陡峭的界面。
外延发生在加热的衬底的表面上,通过监控衬底的温度可以控制反应过程。
在一定条件下,外延层的生长速度与金属有机源的供应量成正比。
MOCVD及相关设备技术发展现状：MOCVD技术自二十世纪六十年代首先提出以来,经过七十至八十年代的发展,九十年代已经成为砷化镓、磷化铟等光电子材料外延片制备的核心生长技术。
目前已经在砷化镓、磷化铟等光电子材料生产中得到广泛应用。
日本科学家Nakamura将MOCVD应用氮化镓材料制备,利用他自己研制的MOCVD设备(一种非常特殊的反应室结构),于1994年首先生产出高亮度蓝光和绿光发光二极管 ,1998年实现了室温下连续激射10,000小时,取得了划时代的进展。
到目前为止,MOCVD是制备氮化镓发光二极管和激光器外延片的主流方法,从生长的氮化镓外延片和器件的性能以及生产成本等主要指标来看,还没有其它方法能与之相比。
国际上MOCVD设备制造商主要有三家：德国的AIXTRON公司、美国的EMCORE公司(Veeco)、英国的ThomasSwan 公司(目前Thomas Swan公司被AIXTRON公司收购),这三家公司产品的主要区别在于反应室。
这些公司生产MOCVD设备都有较长的历史,但对氮化镓基材料而言,由于材料本身研究时间不长,对材料生长的一些物理化学过程还有待认识,因此目前对适合氮化镓基材料的MOCVD设备还在完善和发展之中。
国际上这些设备商也只是1994年以后才开始生产适合氮化镓的MOCVD设备。
目前生产氮化镓中最大MOCVD设备一次生长24片(AIXTRON 公司产品)。
国际上对氮化镓研究得最成功的单位是日本日亚公司和丰田合成,恰恰这些公司不出售氮化镓生产的MOCVD设备。
日本酸素公司生产的氮化镓-MOCVD设备性能优良,但该公司的设备只在日本出售。
MOCVD设备的发展趋势：研制大型化的MOCVD设备。
为了满足大规模生产的要求,MOCVD设备更大型化。
目前一次生产24片2英寸外延片的设备已经有商品出售,以后将会生产更大规模的设备,不过这些设备一般只能生产中低档产品；研制有自己特色的专用MOCVD设备。
这些设备一般只能一次生产1片2英寸外延片,但其外延片质量很高。
目前高档产品主要由这些设备生产,不过这些设备一般不出售。
1)InGaAlP四元系InGaAlP化合物半导体是制造红色和黄色超高亮度发光二极管的最佳材料,InGaAlP外延片制造的LED发光波段处在550～650nm之间,这一发光波段范围内,外延层的晶格常数能够与GaAs衬底完善地匹配,这是稳定批量生产超高亮度LED外延材料的重要前提。
AlGaInP超高亮度LED采用了MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构,波长625nm附近其外延片的内量子效率可达到100%,已接近极限。
目前MOCVD生长InGaAlP外延片技术已相当成熟。
InGaAlP外延生长的基本原理是,在一块加热至适当温度的GaAs衬底基片上,气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到GaAs衬底表面,生长出具有特定组分,特定厚度,特定电学和光学参数的半导体薄膜外延材料。
III族与V族的源物质分别为TMGa、TEGa、TMIn、TMAl、PH3与AsH3。
通过掺Si或掺Te以及掺Mg或掺Zn生长N型与P型薄膜材料。
对于InGaAlP薄膜材料生长,所选用的III族元素流量通常为(1-5)×10-5克分子,V族元素的流量为(1-2)×10-3克分子。
为获得合适的长晶速度及优良的晶体结构,衬底旋转速度和长晶温度的优化与匹配至关重要。
细致调节生长腔体内的热场分布,将有利于获得均匀分布的组分与厚度,进而提高了外延材料光电性能的一致性。
2)lGaInN氮化物半导体是制备白光LED 的基石,GaN基LED外延片和芯片技术,是白光LED的核心技术,被称之为半导体照明的发动机。
因此,为了获得高质量的LED,降低位错等缺陷密度,提高晶体质量,是半导体照明技术开发的核心。
GaN外延片的主要生长方法：GaN外延片产业化方面广泛使用的两步生长法,工艺简述如下：由于GaN和常用的衬底材料的晶格失配度大,为了获得晶体质量较好的GaN外延层,一般采用两步生长工艺。
首先在较低的温度下(500～600℃)生长一层很薄的GaN和AIN作为缓冲层,再将温度调整到较高值生长GaN外延层。
Akasaki首先以AIN作为缓冲层生长得到了高质量的GaN晶体。
AlN能与GaN较好匹配,而和蓝宝石衬底匹配不好,但由于它很薄,低温沉积的无定型性质,会在高温生长GaN外延层时成为结晶体。
随后Nakamura发现以GaN为缓冲层可以得到更高质量的GaN晶体。
为了得到高质量的外延层,已经提出很多改进的方法,主要如下：①常规LEO法LEO是一种SAE(s el ective area epitaxy)方法,可追溯到Nishinaga于1988年对LPE(liquidphase epitaxy)的深入研究,LEO常用SiO2或SiNx作为掩膜(mask),mask 平行或者垂直衬底的{11-20}面而放置于buffer或高温生长的薄膜上,mask的两种取向的侧向生长速率比为1.5,不过一般常选用平行方向(1-100)。
LEO具体生长过程,GaN在窗口区向上生长,当到达掩膜高度时就开始了侧向生长,直到两侧侧向生长的GaN汇合成平整的薄膜。
② PE(Pendeo epitaxy)法1. 衬底上长缓冲层,再长一层高温GaN2. 选择腐蚀形式周期性的 stripe及trench,stripe 沿(1-100)方向, 侧面为｛11-20｝3. PE生长,有二种模式。
Model A：侧面｛11-20｝生长速率大于(0001)面垂直生长速率；Model B：开始(0001)面生长快,紧接着又有从新形成的｛11-20｝面的侧面生长。
一般生长温度上升,modelA可能性增大,有时在同一个PE生长会同时出现两种生长模式,这是由于生长参数的微小波动造成扩散特性的改变,从而也揭示了与生长运动学有关的参数(如平均自由程,平均寿命)相联系的阈值能量很低。
PE生长得到的GaNTD密度下降了4-5个个量级,SEM显示侧面生长的GaN汇合处或者是无位错或者是空洞,但在这些空洞上方的GaN仍为无位错区；AFM显示PE生长的GaN表面粗糙度仅为原子级,相当光滑；实验表明,PE生长比相同结构的LEO生长快4-5倍,且PE GaN的应力比LEOGaN中的小5-10倍。
3)其它新型外延材料ZnO 本身是一种有潜力的发光材料。
ZnO的禁带宽度为3.37eV,属直接带隙,和GaN、SiC、金刚石等宽禁带半导体材料相比,它在380nm附近紫光波段发展潜力最大,是高效紫光发光器件、低阈值紫光半导体激光器的候选材料。
这是因为,ZnO的激子束缚能高达60meV,比其他半导体材料高得多(GaN为26meV),因而具有比其他材料更高的发光效率。
ZnO材料的生长非常安全,既没有GaAs那样采用毒性很高的砷烷为原材料,也没有GaN 那样采用毒性较小的氨气为原材料,而可以采用没有任何毒性的水为氧源,用有机金属锌为锌源。
因而,今后ZnO材料的生产是真正意义上的绿色生产,完全复合环保要求。
生长ZnO的原材料锌和水资源丰富、价格便宜,有利于大规模生产和持续发展。
目前,ZnO半导体材料尚不能用来制造光电子器件或高温电子器件,主要是材料质量达不到器件水平和P型掺杂问题没有真正解决,适合ZnO基半导体材料生长的设备尚未研制成功,这为我国发展ZnO半导体材料和器件、实现技术上的跨越,提供了一次极好的发展机遇。
ZnSe材料的白光LED也是一种有潜力的白光LED技术。
其技术是先在ZnSe单晶基底上生长一层CdZnSe薄膜,通电后该薄膜发出的蓝光与基板 ZnSe作用发出互补的黄光,从而形成白光光源。
GaNAs和GaNP材料目前正处于刚开始研究阶段,但作为一种有潜力的发光材料,国家在基础研究方面应给予重视。
4)外延技术发展趋势：•D•D改进两步法生长工艺目前商业化生产采用的是两步生长工艺,但一次可装入衬底数有限,6片机比较成熟,20片左右的机台还在成熟中,片数较多后导致外延片均匀性不够。
发展趋势是两个方向：一是开发可一次在反应室中装入更多个衬底外延生长,更加适合于规模化生产的技术,以降低成本；另外一个方向是高度自动化的可重复性的单片设备。
•D•D氢化物汽相外延(HVPE)技术人们最早就是采用了这种生长技术制备出了GaN单晶薄膜,采用这种技术可以快速生长出低位错密度的厚膜,可以用做采用其它方法进行同质外延生长的衬底。
并且和衬底分离的GaN薄膜有可能成为体单晶GaN晶片的替代品。
HVPE的缺点是很难精确控制膜厚,反应气体对设备具有腐蚀性,影响GaN材料纯度的进一步提高。
•D•D选择性外延生长或侧向外延生长技术采用这种技术可以进一步减少位错密度,改善GaN外延层的晶体质量。
首先在合适的衬底上(蓝宝石或碳化硅)沉积一层GaN,再在其上沉积一层多晶态的SiO掩膜层,然后利用光刻和刻蚀技术,形成GaN窗口和掩膜层条。
在随后的生长过程中,外延GaN首先在GaN窗口上生长,然后再横向生长于SiO条上。
•D•D悬空外延技术(Pendeo-epitaxy)采用这种方法可以大大减少由于衬底和外延层之间晶格失配和热失配引发的外延层中大量的晶格缺陷,从而进一步提高GaN外延层的晶体质量。