2. Epitaxial tinne film groei
It substraat jout in fysike stipe laach as conductive laach foar Ga2O3 macht apparaten. De folgjende wichtige laach is de kanaal laach of epitaxial laach brûkt foar spanning ferset en carrier ferfier. Om de ôfbraakspanning te ferheegjen en konduktresistinsje te minimalisearjen, binne kontrolearbere dikte en dopingkonsintraasje, lykas ek optimale materiaalkwaliteit, guon betingsten. Hege kwaliteit Ga2O3 epitaksiale lagen wurde typysk deponearre mei molekulêre beam epitaksy (MBE), metalen organyske gemyske dampdeposysje (MOCVD), halide dampdeposysje (HVPE), pulsed laser deposition (PLD), en mist CVD basearre ôfsettingstechniken.
Tabel 2 Guon represintative epitaksiale technologyen
2.1 MBE metoade
MBE-technology is ferneamd om syn fermogen om heechweardige, defektfrije β-Ga2O3-films te groeien mei kontrolearbere n-type doping troch syn ultra-hege fakuüm-omjouwing en hege materiaal suverens. As gefolch is it ien fan 'e meast studearre en potinsjeel kommersjalisearre β-Ga2O3 tinne film deposition technologyen wurden. Dêrnjonken hat de MBE-metoade ek mei súkses in heechweardige, leechdopte heterostruktuer β-(AlXGa1-X) 2O3 / Ga2O3 tinne filmlaach makke. MBE kin oerflakstruktuer en morfology yn echte tiid kontrolearje mei atomyske laachprecision troch refleksje hege enerzjy elektrondiffraksje (RHEED) te brûken. β-Ga2O3-films dy't groeid binne mei MBE-technology hawwe lykwols noch in protte útdagings te krijen, lykas lege groei en lytse filmgrutte. De stúdzje fûn dat de groei taryf wie yn 'e folchoarder fan (010)> (001)> (-201)> (100). Under in bytsje Ga-rike omstannichheden fan 650 oant 750 ° C, β-Ga2O3 (010) fertoant optimale groei mei in glêd oerflak en hege groei rate. Mei dizze metoade waard β-Ga2O3 epitaksy mei súkses berikt mei in RMS rûchheid fan 0.1 nm. β-Ga2O3 Yn in Ga-rike omjouwing wurde MBE-films groeid op ferskate temperatueren yn 'e figuer werjûn. Novel Crystal Technology Inc. Se jouwe hege kwaliteit (010) oriïntearre β-Ga2O3 single crystal substrates mei in dikte fan 500 μm en XRD FWHM ûnder 150 arc sekonden. It substraat is Sn-dotearre of Fe-dotearre. It Sn-dotearre konduktyf substraat hat in dopingkonsintraasje fan 1E18 oant 9E18cm-3, wylst it mei izeren dotearre semi-isolearjende substraat in resistiviteit heger hat as 10E10 Ω sm.
2.2 MOCVD metoade
MOCVD brûkt metalen organyske ferbiningen as foarrinnermaterialen om tinne films te groeien, en dêrmei grutskalige kommersjele produksje te berikken. By it groeien fan Ga2O3 mei de MOCVD-metoade wurde trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) en Ga (dipentylglycolformat) normaal brûkt as de Ga-boarne, wylst H2O, O2 of N2O wurde brûkt as soerstofboarne. Groei mei dizze metoade fereasket algemien hege temperatueren (> 800 ° C). Dizze technology hat it potinsjeel om lege dragerkonsintraasje en elektroanenmobiliteit op hege en lege temperatuer te berikken, dus it is fan grutte betsjutting foar it realisearjen fan hege prestaasjes β-Ga2O3-krêftapparaten. Yn ferliking mei de MBE-groeimetoade hat MOCVD it foardiel fan it realisearjen fan heul hege groeisifers fan β-Ga2O3-films troch de skaaimerken fan hege temperatuergroei en gemyske reaksjes.
figuer 7 β-Ga2O3 (010) AFM ôfbylding
Figuer 8 β-Ga2O3 De relaasje tusken μ en blêdwjerstân mjitten troch Hall en temperatuer
2.3 HVPE metoade
HVPE is in folwoeksen epitaksiale technology en is in protte brûkt yn 'e epitaksiale groei fan III-V gearstalde semiconductors. HVPE is bekend om syn lege produksjekosten, rappe groeisnelheid en hege filmdikte. It moat opmurken wurde dat HVPEβ-Ga2O3 meastentiids rûge oerflak morfology en hege tichtheid fan oerflak defekten en pits. Dêrom binne gemyske en meganyske polijstprosessen ferplicht foardat it apparaat wurdt produsearre. HVPE-technology foar β-Ga2O3-epitaxy brûkt normaal gasfoarmige GaCl en O2 as foarrinners om de hege temperatuerreaksje fan 'e (001) β-Ga2O3-matrix te befoarderjen. Figuer 9 toant de oerflakbetingsten en groeisnelheid fan 'e epitaksiale film as funksje fan temperatuer. De lêste jierren hat Japan's Novel Crystal Technology Inc. Derneist binne 20 μm dikke HVPE β-Ga2O3 homoepitaxiale wafers produsearre troch China Electronics Technology Group Corporation ek yn 'e kommersjalisaasjestadium yngien.
figuer 9 HVPE metoade β-Ga2O3
2.4 PLD metoade
PLD technology wurdt benammen brûkt om deponearje komplekse okside films en heterostructures. Tidens it PLD-groeiproses wurdt fotonenerzjy keppele oan it doelmateriaal fia it proses fan elektroanemisje. Yn tsjinstelling ta MBE, PLD boarne dieltsjes wurde foarme troch laser strieling mei ekstreem hege enerzjy (> 100 eV) en dêrnei dellein op in ferwaarme substraat. Tidens it ablaasjeproses sille guon dieltsjes mei hege enerzjy lykwols direkt ynfloed hawwe op it materiaal oerflak, it meitsjen fan puntdefekten en sadwaande de kwaliteit fan 'e film ferminderje. Fergelykber mei de MBE-metoade kin RHEED brûkt wurde om de oerflakstruktuer en morfology fan it materiaal yn echte tiid te kontrolearjen tidens it PLD β-Ga2O3-ôfsettingsproses, wêrtroch ûndersikers groeiynformaasje kinne krije. De PLD-metoade wurdt ferwachte dat se heul konduktyf β-Ga2O3-films groeie, wêrtroch it in optimisearre ohmske kontaktoplossing is yn Ga2O3-krêftapparaten.
figuer 10 AFM byld fan Si doped Ga2O3
2.5 MIST-CVD metoade
MIST-CVD is in relatyf ienfâldige en kosten-effektive technology foar groei fan tinne film. Dizze CVD-metoade omfettet de reaksje fan it spuiten fan in atomisearre foarrinner op in substraat om tinne filmdeposysje te berikken. Lykwols, oant no ta, Ga2O3 groeid mei mist CVD noch mist goede elektryske eigenskippen, dat lit in soad romte foar ferbettering en optimalisaasje yn 'e takomst.
Post tiid: mei-30-2024