Anders als Silizium lässt sich SiC nicht aus der Schmelze ziehen – bei den nötigen Temperaturen sublimiert SiC, statt zu schmelzen. Stattdessen kommt das PVT-Verfahren (Physical Vapor Transport, auch modifizierte Lely-Methode) zum Einsatz: Ein SiC-Pulvervorrat wird auf über 2000 °C erhitzt und sublimiert, die Gasphase wandert entlang eines Temperaturgradienten zu einem kühleren SiC-Keimkristall und kristallisiert dort epitaktisch. Der Prozess läuft über Tage bis Wochen und wächst eine zylindrische Boule, aus der anschließend Wafer gesägt werden.
SiC kommt in über 200 Kristallstrukturen (Polytypen) vor, die sich nur in der Stapelfolge der Si-C-Doppellagen unterscheiden. Für die Leistungselektronik hat sich 4H-SiC durchgesetzt, weil es eine höhere und isotropere Elektronenbeweglichkeit bietet als etwa 6H-SiC. Die Wachstumsrichtung erfolgt meist off-axis (typisch 4° Fehlschnitt zur c-Achse), um beim Homoepitaxie-Wachstum stufenvermitteltes Wachstum zu erzwingen und Polytyp-Einschlüsse zu vermeiden.
Native GaN-Substrate sind teuer und nur in kleinen Durchmessern verfügbar, weil GaN unter Normaldruck nicht kongruent schmilzt. In der Praxis wird GaN daher heteroepitaktisch auf Fremdsubstraten abgeschieden – meist Silizium (GaN-on-Si, kostengünstig, große Durchmesser bis 200 mm) oder Siliziumcarbid (GaN-on-SiC, bessere Wärmeableitung, aber teurer). Eine dünne AlN-Nukleationsschicht sowie stufenweise gestufte AlGaN-Pufferschichten fangen die Gitter- und Wärmeausdehnungsfehlanpassung ab, bevor die eigentliche GaN-Schicht aufwächst.
Die Gitterkonstanten von GaN und Silizium unterscheiden sich um rund 17 %, die Wärmeausdehnungskoeffizienten um mehr als 50 % – ohne Pufferschichten würde die GaN-Schicht beim Abkühlen reißen. Trotz Pufferstrategie bleibt eine relevante Versetzungsdichte zurück (typisch 10⁸–10⁹ cm⁻² bei GaN-on-Si, gegenüber 10³–10⁴ cm⁻² bei nativen SiC-Substraten). Das erklärt den Kompromiss der Branche: GaN-on-Si für kosten- und flächengetriebene Anwendungen, GaN-on-SiC oder native SiC-Substrate, wo Zuverlässigkeit und Wärmemanagement im Vordergrund stehen.