JST annonce le développement réussi d'un dispositif de croissance de GaN en vrac de haute qualité basé sur la méthode THVPE, un sujet de développement du programme de transfert de technologie nouvellement étendu (NexTEP). Le développement vers l'applicabilité commerciale a été réalisé par la division Innovation et R&D de Taiyo Nippon Sanso d'août 2013 à mars 2019, basé sur les recherches du professeur Akinori Koukitsu de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo. L'équipe de recherche a développé un dispositif de fabrication de cristaux de GaN qui atteint une vitesse élevée, haute qualité, et une croissance continue.

Le cristal de nitrure de gallium (GaN) est un semi-conducteur largement utilisé comme diode électroluminescente bleue, mais il est également bien adapté pour être utilisé comme matériau de dispositif d'alimentation dans les équipements pour le fonctionnement des commutateurs à grande vitesse et la haute tension, applications à fort courant. Le cristal de GaN est de loin supérieur au cristal de silicium, le matériel courant dominant.

La majorité des substrats cristallins de GaN utilisés dans les appareils électroniques sont fabriqués à l'aide de la méthode d'épitaxie en phase vapeur d'hydrure (HVPE). Il est difficile de produire des cristaux de GaN épais en utilisant la méthode HVPE en raison des distorsions dans le cristal, et des cristaux de GaN sont développés sur un substrat hétérogène de cristal germe, et décollé à plusieurs reprises à une épaisseur inférieure à 1 mm pour une utilisation. Pour cette raison, la fabrication commercialement pratique de cristaux de GaN n'a pas été possible jusqu'à présent sur la base du coût et de la qualité des cristaux, en particulier à la lumière des travaux préalables et postérieurs requis dans le processus, comme le nettoyage du four.

Taiyo Nippon Sanso a fait progresser la méthode HVPE pour développer un système de production de cristaux de GaN qui atteint une vitesse élevée, haute qualité, croissance continue grâce à la méthode d'épitaxie en phase vapeur aux trihalogénures (THVPE) utilisant un système de réaction trichlorure de gallium-ammoniac. La méthode THVPE réussit à former des cristaux de haute qualité à un taux de croissance à grande vitesse trois fois plus rapide que les méthodes conventionnelles actuelles, avec seulement un cinquième du taux actuel de défauts de luxation.

La nouvelle méthode THVPE offre également de nombreux avantages de coût par rapport aux techniques actuelles, comme ne pas détériorer le tube en verre de quartz comme réacteur, empêcher la réduction de la zone de croissance cristalline, et réduire l'apparition de polycristaux inutiles.

Si la technique THVPE peut être encore développée pour atteindre la production de cristaux de GaN épais, il permettra la production en série de substrats cristallins de GaN par tranchage. La nouvelle technique est très prometteuse pour réaliser une percée dans le développement de produits à faible coût, appareils GaN hautes performances.