La epitaxia en fase vapor de hidruro ( HVPE ) es una técnica de crecimiento epitaxial que se emplea a menudo para producir semiconductores como GaN, GaAs, InP y sus compuestos relacionados, en la que el cloruro de hidrógeno reacciona a temperatura elevada con los metales del grupo III para producir cloruros metálicos gaseosos, que luego reaccionan con amoníaco para producir los nitruros del grupo III. Los gases portadores que se utilizan habitualmente incluyen amoníaco , hidrógeno y varios cloruros .
La tecnología HVPE puede reducir significativamente el costo de producción en comparación con el método más común de deposición de vapor de compuestos organometálicos ( MOCVD ). [1] La reducción de costos se logra al reducir significativamente el consumo de NH3 , materiales de origen más baratos que en MOCVD, reduciendo los costos de equipo de capital, debido a la alta tasa de crecimiento.
Desarrollado en la década de 1960, fue el primer método epitaxial utilizado para la fabricación de cristales de GaN individuales.
La epitaxia en fase vapor de hidruro (HVPE) es el único proceso de crecimiento de cristales semiconductores III–V y III–N que funciona cerca del equilibrio. Esto significa que las reacciones de condensación exhiben una cinética rápida: se observa una reactividad inmediata a un aumento de la sobresaturación en fase vapor hacia la condensación. Esta propiedad se debe al uso de precursores de vapor de cloruro GaCl e InCl, cuya frecuencia de decloración es lo suficientemente alta como para que no haya retraso cinético. Luego se puede establecer una amplia gama de velocidades de crecimiento, de 1 a 100 micrómetros por hora, en función de la sobresaturación en fase vapor. Otra característica de la HVPE es que el crecimiento está regido por la cinética de la superficie: adsorción de precursores gaseosos, descomposición de especies ad, desorción de productos de descomposición, difusión de la superficie hacia sitios de pliegue. Esta propiedad es beneficiosa cuando se trata del crecimiento selectivo en sustratos con patrones para la síntesis de objetos y estructuras que exhiben una morfología 3D. La morfología depende únicamente de la anisotropía de crecimiento intrínseca de los cristales. Al establecer parámetros de crecimiento experimentales de temperatura y composición de la fase de vapor, se puede controlar esta anisotropía, que puede ser muy alta, ya que las tasas de crecimiento pueden variar en un orden de magnitud. Por lo tanto, podemos dar forma a estructuras con diversas relaciones de aspecto novedosas. El control preciso de la morfología de crecimiento se utilizó para la fabricación de cuasi-sustratos de GaN, matrices de estructuras de GaAs y GaN en las escalas micrométricas y submicrométricas, puntas de GaAs para inyección de espín local. La propiedad de decloración rápida también se utiliza para el crecimiento VLS de nanocables de GaAs y GaN con una longitud excepcional.