2. Epitaxial thin film crescita
U sustrato furnisce una strata di supportu fisicu o una strata conductiva per i dispositi di putenza Ga2O3. U prossimu stratu impurtante hè a strata di canali o strata epitaxial utilizata per a resistenza di tensione è u trasportu di trasportu. Per aumentà a tensione di rottura è minimizzà a resistenza di cunduzzione, u spessore cuntrullabile è a cuncentrazione di doping, è ancu una qualità ottima di materiale, sò alcuni prerequisiti. I strati epitassiali Ga2O3 di alta qualità sò tipicamente depositati aduprendu epitassi di fasci molekulari (MBE), deposizione di vapore chimicu organico metallicu (MOCVD), deposizione di vapore di alogenuri (HVPE), deposizione laser pulsata (PLD), è tecniche di deposizione basate in nebbia CVD.
Table 2 Certi tecnulugii epitaxiali rapprisentanti
Metudu 2.1 MBE
A tecnulugia MBE hè rinumata per a so capacità di cultivà filmi β-Ga2O3 d'alta qualità, senza difetti, cun doping n-tipu cuntrullabile per via di u so ambiente ultra-altu vacuum è a purezza di materiale elevata. In u risultatu, hè diventatu una di e tecnulugia di depositu di film sottile β-Ga2O3 più studiate è potenzialmente cummercializati. Inoltre, u metudu MBE hà ancu preparatu cù successu una strata di film sottile β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 à hétérostruttura bassu dopata. MBE pò monitorà a struttura di a superficia è a morfologia in tempu reale cù a precisione di a strata atomica utilizendu a diffrazione di l'elettroni d'alta energia di riflessione (RHEED). In ogni casu, i filmi β-Ga2O3 cultivati cù a tecnulugia MBE anu sempre affrontatu parechje sfide, cum'è un tassu di crescita bassu è una piccula dimensione di film. U studiu hà trovu chì u ritmu di crescita era in l'ordine di (010)> (001)> (−201)> (100). In cundizioni ligeramente ricche di Ga di 650 à 750 ° C, β-Ga2O3 (010) mostra una crescita ottimale cù una superficia liscia è un tassu di crescita elevatu. Utilizendu stu metudu, l'epitassia β-Ga2O3 hè stata ottenuta cun successu cù una rugosità RMS di 0,1 nm. β-Ga2O3 Dans un environnement riche en Ga, les films MBE cultivés à différentes températures sont montrés dans la figure. Novel Crystal Technology Inc. hà pruduttu epitaxially wafers 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE. Ils fournissent des substrats monocristaux β-Ga2O3 orientés de haute qualité (010) avec une épaisseur de 500 μm et XRD FWHM sous 150 secondes d'arc. U sustrato hè dopatu Sn o Fe. U sustrato conduttivu drogatu Sn hà una cuncentrazione di doping da 1E18 à 9E18cm−3, mentre chì u sustrato semi-isolante drogatu di ferru hà una resistività più altu di 10E10 Ω cm.
2.2 mètudu MOCVD
MOCVD usa composti organici di metalli cum'è materiali precursori per cultivà filmi sottili, ottenendu cusì una produzzione cummerciale à grande scala. Quandu u crescente Ga2O3 utilizendu u metudu MOCVD, trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) è Ga (dipentyl glycol formiate) sò generalmente usati cum'è a fonte Ga, mentri H2O, O2 o N2O sò usati com'è fonte d'ossigenu. A crescita cù stu metudu richiede generalmente temperature elevate (> 800 ° C). Sta tecnulugia hà u putenziale di ghjunghje sin'à cuncintrazzioni traspurtadore bassu è altu è bassu temperatura mobilità elettroni, cusì hè di grande significatu à a realizazione di i dispusitivi di putenza β-Ga2O3 high-performance. Comparatu cù u metudu di crescita MBE, MOCVD hà u vantaghju di ottene un tassi di crescita assai elevati di film β-Ga2O3 per via di e caratteristiche di crescita à alta temperatura è reazzione chimica.
Figura 7 β-Ga2O3 (010) AFM image
Figura 8 β-Ga2O3 A relazione trà μ è a resistenza di foglia misurata da Hall è a temperatura
2.3 mètudu HVPE
HVPE hè una tecnulugia epitaxial matura è hè stata largamente usata in a crescita epitaxial di semiconduttori composti III-V. HVPE hè cunnisciutu per u so costu di pruduzzione bassu, u tassu di crescita veloce, è un altu spessore di film. Si deve esse nutatu chì HVPEβ-Ga2O3 di solitu presenta una morfologia di a superficia rugosa è una alta densità di difetti di superficia è pitture. Dunque, i prucessi di lucidatura chimica è meccanica sò richiesti prima di fabricà u dispusitivu. A tecnulugia HVPE per l'epitassia β-Ga2O3 usa generalmente GaCl è O2 gassosi cum'è precursori per prumove a reazione à alta temperatura di a matrice (001) β-Ga2O3. A figura 9 mostra a cundizione di a superficia è a rata di crescita di a film epitaxial in funzione di a temperatura. Nta l'ultimi anni, a Novel Crystal Technology Inc. di u Giappone hà ottenutu un successu cummerciale significativu in β-Ga2O3 omoepitaxial HVPE, cù spessori di strati epitassiali da 5 à 10 μm è dimensioni di wafer di 2 è 4 inch. Inoltre, i wafers omoepitassiali HVPE β-Ga2O3 di 20 μm di spessore prodotti da China Electronics Technology Group Corporation sò ancu entrati in a fase di cummercializazione.
Figura 9 Metudu HVPE β-Ga2O3
2.4 mètudu PLD
A tecnulugia PLD hè principalmente aduprata per deposità filmi d'ossidu cumplessi è eterostrutture. Durante u prucessu di crescita di PLD, l'energia di fotoni hè accumpagnata à u materiale di destinazione attraversu u prucessu di emissione di elettroni. In cuntrastu à MBE, e particelle di fonte PLD sò furmati da a radiazione laser cù energia estremamente alta (> 100 eV) è successivamente dipositu nantu à un sustrato riscaldatu. Tuttavia, durante u prucessu d'ablation, certi particeddi d'alta energia anu un impattu direttu nantu à a superficia di u materiale, creendu difetti puntuali è riducendu cusì a qualità di a film. Simile à u metudu MBE, RHEED pò esse usatu per monitorà a struttura di a superficia è a morfologia di u materiale in tempu reale durante u prucessu di depositu PLD β-Ga2O3, chì permette à i circadori di ottene infurmazioni di crescita precisa. U metudu PLD hè previstu di cultivà filmi β-Ga2O3 altamente conduttivi, facendu una suluzione di cuntattu ohmica ottimizzata in i dispositi di putenza Ga2O3.
Figura 10 Immagine AFM di Ga2O3 dopata Si
2.5 mètudu MIST-CVD
MIST-CVD hè una tecnulugia di crescita di film sottile relativamente simplice è economica. Stu metudu CVD implica a reazione di spraying un precursore atomizatu nantu à un sustrato per ottene a deposizione di film sottile. Tuttavia, finu à avà, Ga2O3 cultivatu cù mist CVD manca ancu di boni proprietà elettriche, chì lascia assai spaziu per migliurà è ottimisazione in u futuru.
Tempu di Post: 30-May-2024