3. ኤፒታክሲያል ቀጭን ፊልም እድገት
ንብረቱ ለ Ga2O3 የኃይል መሳሪያዎች አካላዊ ድጋፍ ንብርብር ወይም ማስተላለፊያ ንብርብር ያቀርባል. የሚቀጥለው አስፈላጊ ንብርብር ለቮልቴጅ መቋቋም እና ለማጓጓዣነት የሚያገለግለው የቻናል ንብርብር ወይም ኤፒታክሲያል ንብርብር ነው. የብልሽት ቮልቴጅን ለመጨመር እና የኮንዳክሽን የመቋቋም አቅምን ለመቀነስ፣ የሚቆጣጠረው ውፍረት እና የዶፒንግ ትኩረት፣ እንዲሁም ጥሩ የቁሳቁስ ጥራት አንዳንድ ቅድመ ሁኔታዎች ናቸው። ከፍተኛ ጥራት Ga2O3 epitaxial layers በተለምዶ በሞለኪውላር ጨረር ኤፒታክሲ (MBE)፣ በብረት ኦርጋኒክ ኬሚካላዊ የእንፋሎት ክምችት (MOCVD)፣ halide vapor deposition (HVPE)፣ pulsed laser deposition (PLD) እና ጭጋግ ሲቪዲ ላይ የተመሰረተ የማስቀመጫ ቴክኒኮችን በመጠቀም ይቀመጣሉ።
ሠንጠረዥ 2 አንዳንድ ተወካዮች ኤፒታክሲያል ቴክኖሎጂዎች
3.1 MBE ዘዴ
የኤምቢኢ ቴክኖሎጂ ከፍተኛ ጥራት ያለው፣ እንከን የለሽ β-Ga2O3 ፊልሞችን ከቁጥጥር ውጭ በሆነ ቫክዩም አካባቢ እና በከፍተኛ የቁሳቁስ ንፅህና ምክንያት ቁጥጥር በሚደረግ n-አይነት ዶፒንግ የማደግ ችሎታው ታዋቂ ነው። በውጤቱም፣ በስፋት ከተጠኑ እና ለገበያ ሊቀርቡ ከሚችሉት β-Ga2O3 ቀጭን የፊልም ማስቀመጫ ቴክኖሎጂዎች አንዱ ሆኗል። በተጨማሪም የኤምቢኤ ዘዴ ከፍተኛ ጥራት ያለው ዝቅተኛ-doped heterostructure β- (AlXGa1-X) 2O3 / Ga2O3 ቀጭን ፊልም ንብርብር በተሳካ ሁኔታ አዘጋጅቷል. MBE ነጸብራቅ ከፍተኛ ኢነርጂ ኤሌክትሮን ዳይፍራክሽን (RHEED) በመጠቀም የገጽታ አወቃቀሩን እና ሞርፎሎጂን በአቶሚክ ንብርብር ትክክለኛነት መከታተል ይችላል። ሆኖም ግን፣ MBE ቴክኖሎጂን በመጠቀም የሚበቅሉ β-Ga2O3 ፊልሞች አሁንም ብዙ ፈተናዎች ያጋጥሟቸዋል፣ ለምሳሌ ዝቅተኛ የእድገት መጠን እና አነስተኛ የፊልም መጠን። ጥናቱ እንደሚያሳየው የእድገቱ መጠን በ (010)>(001)>(-201)>(100) ቅደም ተከተል ነው። በትንሹ በጋ-ሀብታሞች ከ650 እስከ 750°C፣ β-Ga2O3 (010) ለስላሳ ወለል እና ከፍተኛ የእድገት ፍጥነት ያለው ጥሩ እድገት ያሳያል። ይህንን ዘዴ በመጠቀም፣ β-Ga2O3 ኤፒታክሲ በ RMS ሸካራነት 0.1 nm በተሳካ ሁኔታ ተገኝቷል። β-Ga2O3 በጋ-ሀብታም አካባቢ፣ በተለያየ የሙቀት መጠን የሚበቅሉ MBE ፊልሞች በሥዕሉ ላይ ይታያሉ። Novel Crystal Technology Inc. 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE ዋፈርዎችን በተሳካ ሁኔታ አምርቷል። በ 500 μm ውፍረት እና XRD FWHM ከ150 ቅስት ሰከንድ በታች የሆነ ከፍተኛ ጥራት ያለው (010) ተኮር β-Ga2O3 ነጠላ ክሪስታል ንጣፎችን ይሰጣሉ። የ substrate Sn doped ወይም Fe doped ነው. የ Sn-doped conductive substrate ከ 1E18 እስከ 9E18cm−3 የዶፒንግ ክምችት ሲኖረው የብረት-ዶፔድ ከፊል-ኢንሱላር ንጣፍ ደግሞ ከ10E10 Ω ሴ.ሜ በላይ የመቋቋም አቅም አለው።
3.2 MOCVD ዘዴ
MOCVD ቀጭን ፊልሞችን ለማምረት የብረት ኦርጋኒክ ውህዶችን እንደ ቅድመ-ቁሳቁሶች ይጠቀማል፣ በዚህም መጠነ ሰፊ የንግድ ምርትን ያገኛል። የ MOCVD ዘዴን በመጠቀም Ga2O3 ን ሲያሳድጉ ትራይሜቲልጋሊየም (TMGa)፣ ትሪቲልጋሊየም (TEGA) እና ጋ (ዲፔንታይል ግላይኮል ፎርማት) አብዛኛውን ጊዜ የጋ ምንጭ ሆነው ያገለግላሉ፣ H2O፣ O2 ወይም N2O እንደ ኦክሲጅን ምንጭ ሆነው ያገለግላሉ። ይህንን ዘዴ በመጠቀም ማደግ በአጠቃላይ ከፍተኛ ሙቀትን (> 800 ° ሴ) ይፈልጋል. ይህ ቴክኖሎጂ ዝቅተኛ ድምጸ ተያያዥ ሞደም ትኩረትን እና ከፍተኛ እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው የኤሌክትሮን እንቅስቃሴን የማሳካት አቅም ስላለው ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን β-Ga2O3 ሃይል መሳሪያዎች እውን ለማድረግ ትልቅ ጠቀሜታ አለው። ከ MBE የእድገት ዘዴ ጋር ሲነጻጸር, MOCVD በከፍተኛ ሙቀት እድገት እና በኬሚካዊ ግብረመልሶች ባህሪያት ምክንያት የ β-Ga2O3 ፊልሞችን በጣም ከፍተኛ የእድገት ደረጃዎችን የማግኘት ጥቅም አለው.
ምስል 7 β-Ga2O3 (010) AFM ምስል
ምስል 8 β-Ga2O3 በአዳራሽ እና በሙቀት መጠን የሚለካው ማይክሮን እና ሉህ መቋቋም መካከል ያለው ግንኙነት
3.3 HVPE ዘዴ
HVPE የበሰለ ኤፒታክሲያል ቴክኖሎጂ ነው እና በ III-V ውህድ ሴሚኮንዳክተሮች ኤፒታክሲያል እድገት ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ውሏል። HVPE በዝቅተኛ የምርት ዋጋ ፣ ፈጣን የእድገት ፍጥነት እና ከፍተኛ የፊልም ውፍረት ይታወቃል። HVPEβ-Ga2O3 አብዛኛውን ጊዜ ሻካራ የወለል morphology እና ከፍተኛ ጥግግት ላይ ላዩን ጉድለቶች እና ጉድጓዶች ያሳያል መሆኑ መታወቅ አለበት. ስለዚህ መሳሪያውን ከማምረትዎ በፊት ኬሚካላዊ እና ሜካኒካል የማጥራት ሂደቶች ያስፈልጋሉ. የ HVPE ቴክኖሎጂ ለ β-Ga2O3 ኤፒታክሲ ብዙውን ጊዜ የ (001) β-Ga2O3 ማትሪክስ ከፍተኛ ሙቀት ምላሽን ለማስተዋወቅ ጋዝ GaCl እና O2ን እንደ ቅድመ ሁኔታ ይጠቀማል። ምስል 9 እንደ የሙቀት መጠን የኤፒታክሲያል ፊልም የላይኛው ሁኔታ እና የእድገት መጠን ያሳያል. ከቅርብ ዓመታት ወዲህ፣ የጃፓን ኖቭል ክሪስታል ቴክኖሎጂ ኢንክ በHVPE ሆሞኢፒታክሲያል β-Ga2O3፣ ከ5 እስከ 10 ማይክሮን የሆነ የኤፒታክሲያል የንብርብሮች ውፍረት እና 2 እና 4 ኢንች የዋፈር መጠን ያለው ከፍተኛ የንግድ ስኬት አስመዝግቧል። በተጨማሪም በቻይና ኤሌክትሮኒክስ ቴክኖሎጂ ግሩፕ ኮርፖሬሽን የሚመረቱ 20 μm ውፍረት ያለው HVPE β-Ga2O3 ሆሞኢፒታክሲያል ዋፍሮች ወደ ግብይትነት ደረጃ ገብተዋል።
ምስል 9 HVPE ዘዴ β-Ga2O3
3.4 የ PLD ዘዴ
የ PLD ቴክኖሎጂ በዋነኝነት የሚያገለግለው ውስብስብ ኦክሳይድ ፊልሞችን እና ሄትሮስትራክቸሮችን ለማስቀመጥ ነው። በፒኤልዲ እድገት ሂደት የፎቶን ሃይል በኤሌክትሮን ልቀት ሂደት ከታቀደው ቁሳቁስ ጋር ይጣመራል። ከኤምቢኢ በተቃራኒ የ PLD ምንጭ ቅንጣቶች በሌዘር ጨረሮች እጅግ በጣም ከፍተኛ ኃይል (> 100 eV) ተፈጥረዋል እና በመቀጠልም በሚሞቅ ወለል ላይ ይቀመጣሉ። ነገር ግን, በጠለፋ ሂደት ውስጥ, አንዳንድ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ብናኞች በቀጥታ የቁሳቁስ ንጣፍ ላይ ተጽእኖ ያሳድራሉ, የነጥብ ጉድለቶችን ይፈጥራሉ እና ስለዚህ የፊልም ጥራት ይቀንሳል. ልክ እንደ MBE ዘዴ፣ RHEED በ PLD β-Ga2O3 የማስቀመጫ ሂደት ውስጥ የቁሳቁስን የላይኛው መዋቅር እና ሞሮሎጂን በእውነተኛ ጊዜ ለመከታተል ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል ፣ ይህም ተመራማሪዎች የእድገት መረጃን በትክክል እንዲያገኙ ያስችላቸዋል። የ PLD ዘዴ በጣም የሚመሩ β-Ga2O3 ፊልሞችን እንደሚያሳድግ ይጠበቃል, ይህም በ Ga2O3 የኃይል መሳሪያዎች ውስጥ የተመቻቸ የኦሚክ ግንኙነት መፍትሄ ያደርገዋል.
የ Si doped Ga2O3 ምስል 10 የኤኤፍኤም ምስል
3.5 MIST-CVD ዘዴ
MIST-CVD በአንጻራዊነት ቀላል እና ወጪ ቆጣቢ ቀጭን ፊልም እድገት ቴክኖሎጂ ነው። ይህ የሲቪዲ ዘዴ ቀጭን የፊልም አቀማመጥን ለማግኘት በአቶሚዝድ ቅድመ-ኩርሰር ላይ በመርጨት ምላሽን ያካትታል። ይሁን እንጂ እስካሁን ድረስ ጋ 2O3 ጭጋግ ሲቪዲ በመጠቀም የሚበቅለው ጥሩ የኤሌትሪክ ባህሪያት ስለሌለው ለወደፊቱ መሻሻል እና ማመቻቸት ብዙ ቦታ ይተዋል።
የልጥፍ ሰዓት፡- ግንቦት-30-2024