3. Epitaxial thin film nga pagtubo
Naghatag ang substrate og physical support layer o conductive layer para sa Ga2O3 power devices. Ang sunod nga importante nga layer mao ang channel layer o epitaxial layer nga gigamit alang sa resistensya sa boltahe ug transportasyon sa carrier. Aron madugangan ang boltahe sa pagkaguba ug maminusan ang pagsukol sa pagpadagan, ang makontrol nga gibag-on ug konsentrasyon sa doping, ingon man ang labing maayo nga kalidad sa materyal, pipila nga mga kinahanglanon. Ang taas nga kalidad nga Ga2O3 epitaxial layers kasagarang gideposito gamit ang molecular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), halide vapor deposition (HVPE), pulsed laser deposition (PLD), ug fog CVD based deposition techniques.
Talaan 2 Pipila nga representante nga mga teknolohiya sa epitaxial
3.1 MBE nga pamaagi
Ang teknolohiya sa MBE nabantog tungod sa abilidad niini sa pagpatubo sa taas nga kalidad, walay depekto nga β-Ga2O3 nga mga pelikula nga adunay kontrolahon nga n-type nga doping tungod sa iyang ultra-high vacuum nga palibot ug taas nga materyal nga kaputli. Ingon usa ka sangputanan, nahimo kini nga usa sa labing kaylap nga gitun-an ug posible nga komersyalisado nga β-Ga2O3 thin film deposition nga mga teknolohiya. Dugang pa, ang pamaagi sa MBE malampuson usab nga nag-andam sa usa ka taas nga kalidad, ubos nga doped heterostructure β-(AlXGa1-X) 2O3/Ga2O3 thin film layer. Ang MBE maka-monitor sa istruktura sa nawong ug morpolohiya sa tinuud nga oras nga adunay katukma sa atomic layer pinaagi sa paggamit sa reflection high energy electron diffraction (RHEED). Bisan pa, ang mga pelikula nga β-Ga2O3 nga gipatubo gamit ang teknolohiya sa MBE nag-atubang gihapon sa daghang mga hagit, sama sa ubos nga rate sa pagtubo ug gamay nga gidak-on sa pelikula. Nakaplagan sa pagtuon nga ang gidaghanon sa pagtubo anaa sa han-ay sa (010)>(001)>(−201)>(100). Ubos sa gamay nga Ga-rich nga mga kondisyon sa 650 ngadto sa 750 ° C, ang β-Ga2O3 (010) nagpakita sa labing maayo nga pagtubo nga adunay hamis nga nawong ug taas nga pagtubo. Gamit kini nga pamaagi, ang β-Ga2O3 epitaxy malampuson nga nakab-ot sa RMS roughness nga 0.1 nm. β-Ga2O3 Sa usa ka Ga-rich nga palibot, ang MBE nga mga pelikula nga gipatubo sa lainlaing temperatura gipakita sa numero. Ang Novel Crystal Technology Inc. malampuson nga naghimo sa epitaxially nga 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE wafers. Naghatag sila og taas nga kalidad (010) nga gipunting nga β-Ga2O3 nga usa ka kristal nga substrate nga adunay gibag-on nga 500 μm ug XRD FWHM ubos sa 150 arc segundos. Ang substrate kay Sn doped o Fe doped. Ang Sn-doped conductive substrate adunay doping concentration nga 1E18 ngadto sa 9E18cm−3, samtang ang iron-doped semi-insulating substrate adunay resistivity nga mas taas kay sa 10E10 Ω cm.
3.2 MOCVD nga pamaagi
Ang MOCVD naggamit sa metal nga mga organikong compound isip pasiuna nga mga materyales sa pagpatubo sa nipis nga mga pelikula, sa ingon nakab-ot ang dinagkong produksyon nga komersyal. Kung gipatubo ang Ga2O3 gamit ang MOCVD nga pamaagi, ang trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) ug Ga (dipentyl glycol formate) kasagarang gigamit isip tinubdan sa Ga, samtang ang H2O, O2 o N2O gigamit isip tinubdan sa oxygen. Ang pagtubo gamit kini nga pamaagi sa kasagaran nagkinahanglan og taas nga temperatura (>800°C). Kini nga teknolohiya adunay potensyal nga makab-ot ang ubos nga konsentrasyon sa carrier ug taas ug ubos nga temperatura nga electron mobility, mao nga kini adunay dako nga kahulogan sa katumanan sa high-performance β-Ga2O3 power devices. Kung itandi sa pamaagi sa pagtubo sa MBE, ang MOCVD adunay bentaha sa pagkab-ot sa taas kaayo nga rate sa pagtubo sa mga pelikula nga β-Ga2O3 tungod sa mga kinaiya sa taas nga temperatura nga pagtubo ug kemikal nga mga reaksyon.
Figure 7 β-Ga2O3 (010) AFM nga hulagway
Figure 8 β-Ga2O3 Ang relasyon tali saμug sheet resistance nga gisukod sa Hall ug temperatura
3.3 HVPE nga pamaagi
Ang HVPE usa ka hamtong nga epitaxial nga teknolohiya ug kaylap nga gigamit sa epitaxial nga pagtubo sa III-V compound semiconductors. Nailhan ang HVPE sa mubu nga gasto sa produksiyon, paspas nga pagtubo, ug taas nga gibag-on sa pelikula. Kinahanglang hinumdoman nga ang HVPEβ-Ga2O3 kasagarang nagpakita sa rough surface morphology ug taas nga densidad sa mga depekto sa nawong ug mga gahong. Busa, ang kemikal ug mekanikal nga mga proseso sa pagpasinaw gikinahanglan sa wala pa ang paghimo sa himan. Ang teknolohiya sa HVPE alang sa β-Ga2O3 epitaxy kasagarang naggamit sa gaseous nga GaCl ug O2 isip precursors aron mapalambo ang taas nga temperatura nga reaksyon sa (001) β-Ga2O3 matrix. Gipakita sa Figure 9 ang kahimtang sa nawong ug ang rate sa pagtubo sa epitaxial film ingon usa ka function sa temperatura. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang Novel Crystal Technology Inc. sa Japan nakab-ot ang hinungdanon nga komersyal nga kalampusan sa HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, nga adunay gibag-on nga epitaxial layer nga 5 hangtod 10 μm ug wafer nga gidak-on nga 2 ug 4 pulgada. Dugang pa, ang 20 μm nga gibag-on nga HVPE β-Ga2O3 homoepitaxial wafer nga gihimo sa China Electronics Technology Group Corporation nakasulod usab sa yugto sa komersyalisasyon.
Figure 9 HVPE nga pamaagi β-Ga2O3
3.4 PLD nga pamaagi
Ang teknolohiya sa PLD kasagarang gigamit sa pagdeposito sa mga komplikadong oxide nga mga pelikula ug heterostructure. Atol sa proseso sa pagtubo sa PLD, ang enerhiya sa photon giubanan sa target nga materyal pinaagi sa proseso sa pagpagawas sa elektron. Sukwahi sa MBE, ang mga partikulo sa tinubdan sa PLD naporma pinaagi sa radyasyon sa laser nga adunay hilabihan ka taas nga enerhiya (>100 eV) ug pagkahuman gideposito sa usa ka gipainit nga substrate. Apan, sa panahon sa proseso sa ablation, ang pipila ka mga high-energy nga mga partikulo direktang makaapekto sa materyal nga nawong, nga makamugna og mga depekto sa punto ug sa ingon makunhuran ang kalidad sa pelikula. Susama sa pamaagi sa MBE, ang RHEED mahimong magamit sa pagmonitor sa istruktura sa nawong ug morpolohiya sa materyal sa tinuud nga oras sa panahon sa proseso sa pagdeposito sa PLD β-Ga2O3, nga gitugotan ang mga tigdukiduki nga tukma nga makakuha og impormasyon sa pagtubo. Ang pamaagi sa PLD gilauman nga motubo kaayo nga conductive β-Ga2O3 nga mga pelikula, nga naghimo niini nga usa ka optimized ohmic contact solution sa Ga2O3 power devices.
Figure 10 AFM nga hulagway sa Si doped Ga2O3
3.5 MIST-CVD nga pamaagi
Ang MIST-CVD usa ka medyo yano ug epektibo nga teknolohiya sa pagtubo sa manipis nga pelikula. Kini nga pamaagi sa CVD naglakip sa reaksyon sa pag-spray sa usa ka atomized precursor ngadto sa usa ka substrate aron makab-ot ang nipis nga film deposition. Bisan pa, hangtod karon, ang Ga2O3 nga gipatubo gamit ang gabon nga CVD kulang pa sa maayong elektrikal nga mga kabtangan, nga nagbilin daghang lugar alang sa pagpaayo ug pag-optimize sa umaabot.
Panahon sa pag-post: Mayo-30-2024