الترسيب البخاري للهيدريد

تُعدّ تقنية الترسيب الكيميائي للبخار الهيدريدي ( HVPE ) تقنيةً للنمو الطبقي تُستخدم غالبًا لإنتاج أشباه الموصلات مثل نتريد الغاليوم (GaN) وأرسينيد الغاليوم (GaAs) وفوسفيد الإنديوم (InP) ومركباتها ذات الصلة، حيث يتفاعل كلوريد الهيدروجين عند درجة حرارة مرتفعة مع فلزات المجموعة الثالثة لإنتاج كلوريدات الفلزات الغازية، والتي تتفاعل بدورها مع الأمونيا لإنتاج نتريدات المجموعة الثالثة. وتشمل الغازات الحاملة الشائعة الاستخدام الأمونيا والهيدروجين وكلوريدات مختلفة .

تُساهم تقنية الترسيب الكيميائي للبخار عالي الحرارة (HVPE) في خفض تكلفة الإنتاج بشكل ملحوظ مقارنةً بطريقة الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني ( MOCVD )، وهي الطريقة الأكثر شيوعًا. ^{[ 1 ]} ويتحقق خفض التكلفة من خلال تقليل استهلاك الأمونيا (NH3) بشكل كبير _، بالإضافة إلى استخدام مواد خام أرخص من تلك المستخدمة في MOCVD، مما يُقلل من تكاليف المعدات الرأسمالية، وذلك بفضل معدل النمو المرتفع.

تم تطويرها في الستينيات، وكانت أول طريقة للنمو الطبقي تستخدم لتصنيع بلورات GaN أحادية.

تُعدّ عملية الترسيب البخاري للهيدريد (HVPE) عملية نمو البلورات الوحيدة لأشباه الموصلات من النوعين III-V و III-N التي تعمل بالقرب من حالة التوازن. وهذا يعني أن تفاعلات التكثيف تتميز بحركية سريعة، حيث تُلاحظ استجابة فورية لزيادة التشبع الفائق في الطور البخاري نحو التكثيف. تُعزى هذه الخاصية إلى استخدام طليعة بخار الكلوريد GaCl و InCl، والتي يكون معدل إزالة الكلور منها مرتفعًا بما يكفي لعدم وجود أي تأخير حركي. وبالتالي،  يمكن ضبط نطاق واسع من معدلات النمو، من 1 إلى 100 ميكرومتر في الساعة، كدالة للتشبع الفائق في الطور البخاري. ومن خصائص HVPE الأخرى أن النمو يخضع لحركية السطح: امتزاز الطليعة الغازية، وتحلل الأنواع الممتزة، وإزالة امتزاز نواتج التحلل، والانتشار السطحي نحو مواقع الانحناء. تُعدّ هذه الخاصية مفيدةً عند تطبيق النمو الانتقائي على ركائز مُنمّطة لتصنيع الأجسام والهياكل ذات الشكل ثلاثي الأبعاد. يعتمد الشكل فقط على التباين الذاتي لنمو البلورات. من خلال ضبط معايير النمو التجريبية، كدرجة الحرارة وتركيب الطور البخاري، يُمكن التحكم في هذا التباين، الذي قد يكون عاليًا جدًا نظرًا لإمكانية تغيير معدلات النمو بمقدار عشرة أضعاف. بالتالي، يُمكننا تشكيل هياكل بنسب أبعاد جديدة ومتنوعة. استُخدم التحكم الدقيق في شكل النمو لصنع ركائز شبهية من نيتريد الغاليوم، ومصفوفات من هياكل زرنيخيد الغاليوم ونيتريد الغاليوم على مقياس الميكرومتر ودون الميكرومتر، وأطراف زرنيخيد الغاليوم لحقن الدوران الموضعي. كما استُخدمت خاصية إزالة الكلور السريعة لنمو أسلاك نانوية من زرنيخيد الغاليوم ونيتريد الغاليوم بتقنية VLS ذات أطوال استثنائية.