In der Opotoelektronik und auch als Hochtemperatur-, Hochfrequenz- und Hochleistungstransistormaterial gewinnen Galliumnitrid (GaN) Einkristalle mit ihren einzigartigen physikalischen Eigenschaften zunehmend an Bedeutung. Die Mechanismen während des Wachstumsprozesses dieser Kristalle sind hingegen kompliziert und erfordern fundamentale Einblicke um unerwünschte Defektbildung in den Gitterstruktur zu minimieren. Hierfür ist vor allem eine exakte Dosierung der Gaskonzentrationen in der Reaktorkammer und auf dem Substrat entscheidend.

Hydridgasphasenepitaxie (HVPE) ist eines der vielversprechendsten Verfahren zur makellosen Fertigung hochwertiger GaN-Wafer. Die Gaskonzentration in einer HVPE-Reaktorkammer soll in Abhängigkeit von unterschiedlichen Gaseinfluss-geschwindigkeiten, Temperaturen und Reaktorhöhen untersucht werden.

Abbildung 1 zeigt einen Schnitt durch den Reaktorraum mit dem darübergelegten Strömungsprofil. Aus dem Profil wird ersichtlich, dass resultierend aus dem Düsenquerschnitt am Gaseinlass sich der Punkt mit den höchsten Durchflussraten befindet. Aufgrund der Querschnitts- vergrößerung im dahinter liegenden Bereich ergibt sich eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit. Die resultierende Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst die Temperatur im Reaktor und schwankt im Bereich des Substrathalters. Je schneller das Gas in den Reaktor strömt desto geringer ist die Temperatur. Durch eine Steuerung des Zuflusses kann eine gleichmäßige Verteilung der Temperatur an den entscheidenden Punkten des Reaktorraums erzeugt und somit ein gleich-förmiges Wachstum erreicht werden.