Surface chemistry models for GaAs epitaxial growth and hydride cracking using reacting flow simulations

氢化物 外延 开裂 材料科学 工作(物理) 砷化镓 机械 化学 纳米技术 热力学 光电子学 冶金 复合材料 物理 金属 图层(电子)
作者
Malik Hassanaly,Hariswaran Sitaraman,Kevin L. Schulte,Aaron J. Ptak,John Simon,Kevin Udwary,Jacob H. Leach,Heather Splawn
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:130 (11) 被引量:4
标识
DOI:10.1063/5.0061222
摘要

Hydride vapor phase epitaxy (HVPE) is a promising technology that can aid in the cost reduction of III-V materials and devices manufacturing, particularly high-efficiency solar cells for space and terrestrial applications. However, recent demonstrations of ultrafast growth rates (∼500 μm/h) via uncracked hydrides are not well described by present models for the growth. Therefore, it is necessary to understand the kinetics of the growth process and its coupling with transport phenomena, so as to enable fast and uniform epitaxial growth. In this work, we derive a kinetic model using experimental data and integrate it into a computational fluid dynamics simulation of an HVPE growth reactor. We also modify an existing hydride cracking model that we validate against numerical simulations and experimental data. We show that the developed growth model and the improved cracking model are able to reproduce experimental growth measurements of GaAs in an existing HVPE system.

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