Gallium nitride

Dự án Wide Bandgap Semiconductor
tiến sĩ Umesh Mishra nói rằng gallium nitride giống như một món quà Chúa tặng loài người... [nó] cứ không ngừng mang lại hiệu quả và khiến chúng tôi thích thú "sao thứ vật liệu này nhiều tác dụng thế"
năm 1875 con một nhà buôn rượu, nhà hóa chất Francois Lecoq de Boisbaudran tách được gallium từ một mẫu khoáng vật (Gallia theo tiếng Latinh nghĩa là Pháp) ở tầng 2 nhà riêng
năm 1932 các nhà khoa học đã cho gallium tinh khiết phản ứng với khí ammonia ở nhiệt độ 1000 độ C thu được gallium nitride
gallium nitride có "khe băng năng lượng" (direct bandgap) lớn gấp 2-3 lần silic, "trường điện từ đánh thủng" cao, độ cơ động electron tốt hơn silic và silic carbide
nhược điểm gallium nitride dẫn nhiệt ở mức trung bình, và khó sản xuất hàng loạt

Đi-ốp phát quang xanh
thập niên 1960 RCA (Radio Corporation of America) nghiên cứu những hợp chất bán dẫn
chủ tịch David Sarnoff đề ra mục tiêu LED thay thế những "bóng chân không" làm màn hình tivi
nhân viên RCA sử dụng gallium arsenic và gallium phosphide sản xuất LED đỏ và xanh lá cây, nhưng vẫn cần LED xanh dương nữa mới đủ
đâu đó năm 1968-1969 James Tietjen chỉ thị nhà khoa học Herbert Maruska làm gallium nitride

Định luật Duane–Hunt
khe năng lượng gallium nitride liên hệ với bước sóng tia cực tím, cho nên gallium nitride thích hợp làm LED xanh dương
để sản xuất gallium nitride, đội ngũ RCA triển khai phương pháp "mọc ghép tinh thể đồng pha hơi-hydrua" HVPE (hydride vapor phase epitaxy)
HVPE đưa khí hydrua qua chất lỏng gallium trước khi trộn với ammonia bên trong một khoang nóng, lớp gallium nitride được cho mọc trên một nền wafer thạch anh
sau khi RCA xuất bản kết quả, Philips ứng dụng HVPE

Mối nối P-N
làm được LED xanh dương, RCA cần một mối nối (junction) giữa vùng pha-tạp-kiểu-N và vùng pha-tạp-kiểu-P
bấy giờ boron đã được dùng để pha tạp silic kiểu-P nhưng chưa tìm được nguyên tố pha tạp gallium kiểu-P, cho nên RCA thử một thiết kế khác là một thiết bị bán dẫn kim loại vật liệu cách điện MIS (metal insulator semiconductor) có gallium nitride pha-thiếc và indium vây quanh gallium nitride kiểu-N
với gallium nitride pha-thiếc, thiết kế đã sản sinh LED xanh lá cây
thay thiếc bằng magie đã sản sinh LED xanh dương
đội ngũ RCA đăng ký sáng chế MIS nhưng ít ứng dụng thương mại, vì MIS hiệu năng thấp và không đủ quy mô cho laser
năm 1971 David Sarnoff mất