2. Epitaxial fàs film tana
Bidh an t-substrate a ’toirt seachad còmhdach taic corporra no còmhdach giùlain airson innealan cumhachd Ga2O3. Is e an ath ìre chudromach an còmhdach seanail no còmhdach epitaxial a thathas a’ cleachdadh airson strì an aghaidh bholtachd agus còmhdhail luchd-giùlain. Gus bholtachd briseadh sìos àrdachadh agus lughdachadh strì an aghaidh giùlain, tha tiugh smachd agus dùmhlachd dopaidh, a bharrachd air càileachd stuthan as fheàrr, nan ro-ghoireasan. Mar as trice bidh sreathan epitaxial Ga2O3 de chàileachd àrd air an tasgadh le bhith a’ cleachdadh epitaxy beam moileciuil (MBE), tasgadh vapor ceimigeach organach meatailt (MOCVD), tasgadh bhalbhaichean halide (HVPE), tasgadh laser pulsed (PLD), agus dòighean tasgaidh stèidhichte air CVD ceò.
Clàr 2 Cuid de theicneòlasan epitaxial riochdachail
2.1 MBE modh
Tha teicneòlas MBE ainmeil airson a chomas a bhith a’ fàs filmichean β-Ga2O3 àrd-inbhe, gun lochd le dopadh n-seòrsa a ghabhas smachdachadh air sgàth na h-àrainneachd falamh ultra-àrd agus purrachd stuthan àrd. Mar thoradh air an sin, tha e air fàs mar aon de na teicneòlasan tasgaidh film tana β-Ga2O3 as fharsainge a chaidh a sgrùdadh agus a dh’ fhaodadh a bhith malairteach. A bharrachd air an sin, bha modh MBE cuideachd air ullachadh gu soirbheachail le còmhdach film tana heterostructure β-(AlXGa1-X) 2O3 / Ga2O3 àrd-inbhe le doped ìosal. Is urrainn do MBE sùil a chumail air structar uachdar agus morf-eòlas ann an àm fìor le mionaideachd còmhdach atamach le bhith a’ cleachdadh meòrachaidh eadar-dhealachadh dealan lùth àrd (RHEED). Ach, tha mòran dhùbhlain fhathast aig filmichean β-Ga2O3 a chaidh fhàs a’ cleachdadh teicneòlas MBE, leithid ìre fàis ìosal agus meud film beag. Lorg an sgrùdadh gun robh an ìre fàis timcheall air (010)>(001)>(−201)>(100). Fo chumhachan beagan Ga-beairteach de 650 gu 750 ° C, tha β-Ga2O3 (010) a’ taisbeanadh an fhàs as fheàrr le uachdar rèidh agus ìre fàis àrd. A 'cleachdadh an dòigh seo, chaidh β-Ga2O3 epitaxy a choileanadh gu soirbheachail le garbh RMS de 0.1 nm. β-Ga2O3 Ann an àrainneachd Ga-bheairteach, tha filmichean MBE air fàs aig teòthachd eadar-dhealaichte air an sealltainn san fhigear. Tha Novel Crystal Technology Inc. air wafers 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE a thoirt gu buil gu soirbheachail. Bidh iad a’ toirt seachad fo-stratan criostail singilte β-Ga2O3 de chàileachd àrd (010) le tiugh de 500 μm agus XRD FWHM fo 150 diogan arc. Tha an t-substrate Sn doped no Fe doped. Tha dùmhlachd dopaidh de 1E18 gu 9E18cm−3 aig an t-substrate giùlain Sn-doped, agus tha resistivity nas àirde na 10E10 Ω cm aig an t-substrate leth-insulation le doped iarainn.
2.2 MOCVD dòigh
Bidh MOCVD a’ cleachdadh todhar organach meatailt mar stuthan ro-làimh gus filmichean tana fhàs, agus mar sin a’ coileanadh cinneasachadh malairteach air sgèile mhòr. Nuair a bhios Ga2O3 a’ fàs a’ cleachdadh modh MOCVD, bidh trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) agus Ga (dipentyl glycol formate) mar as trice air an cleachdadh mar stòr Ga, fhad ‘s a bhios H2O, O2 no N2O air an cleachdadh mar stòr ocsaidean. Mar as trice bidh fàs a’ cleachdadh an dòigh seo a’ cur feum air teòthachd àrd (> 800 ° C). Tha comas aig an teicneòlas seo dùmhlachd giùlain ìosal a choileanadh agus gluasad dealanach aig teòthachd àrd is ìosal, agus mar sin tha e air leth cudromach ann a bhith a’ coileanadh innealan cumhachd β-Ga2O3 àrd-choileanadh. An coimeas ri modh fàis MBE, tha buannachd aig MOCVD a bhith a’ coileanadh ìrean fàis fìor àrd de fhilmichean β-Ga2O3 air sgàth feartan fàs àrd-teòthachd agus ath-bheachdan ceimigeach.
Figear 7 β-Ga2O3 (010) Ìomhaigh AFM
Figear 8 β-Ga2O3 An dàimh eadar μ agus strì an aghaidh dhuilleagan air a thomhas le Talla agus teòthachd
2.3 HVPE dòigh
Tha HVPE na theicneòlas epitaxial aibidh agus chaidh a chleachdadh gu farsaing ann am fàs epitaxial de semiconductors todhar III-V. Tha HVPE ainmeil airson a chosgais toraidh ìosal, ìre fàis luath, agus tiugh film àrd. Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil HVPEβ-Ga2O3 mar as trice a’ nochdadh morphology uachdar garbh agus dùmhlachd àrd de lochdan uachdar agus slocan. Mar sin, tha feum air pròiseasan snasadh ceimigeach agus meacanaigeach mus dèanar an inneal. Bidh teicneòlas HVPE airson epitaxy β-Ga2O3 mar as trice a’ cleachdadh GaCl gaseous agus O2 mar ro-ruithear gus freagairt àrd-teòthachd na matrix (001) β-Ga2O3 a bhrosnachadh. Tha Figear 9 a’ sealltainn suidheachadh uachdar agus ìre fàis an fhilm epitaxial mar ghnìomh teòthachd. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha Novel Crystal Technology Inc ann an Iapan air soirbheachadh gu math malairteach ann an HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, le tighead còmhdach epitaxial de 5 gu 10 μm agus meudan wafer de 2 agus 4 òirleach. A bharrachd air an sin, tha wafers homoepitaxial 20 μm tiugh HVPE β-Ga2O3 air an toirt a-mach le China Electronics Technology Group Corporation cuideachd air a dhol a-steach don ìre malairteachadh.
Figear 9 Modh HVPE β-Ga2O3
2.4 PLD dòigh
Tha teicneòlas PLD air a chleachdadh sa mhòr-chuid gus filmichean iom-fhillte ocsaid agus heterostructures a thasgadh. Rè pròiseas fàis PLD, tha lùth photon air a cheangal ris an stuth targaid tron phròiseas sgaoilidhean dealanach. An coimeas ri MBE, tha mìrean stòr PLD air an cruthachadh le rèididheachd laser le lùth fìor àrd (> 100 eV) agus an uairsin air a thasgadh air substrate teasachaidh. Ach, rè a’ phròiseas ablation, bheir cuid de ghràinean làn lùth buaidh dhìreach air uachdar an stuth, a’ cruthachadh lochdan puing agus mar sin a’ lughdachadh càileachd an fhilm. Coltach ris an dòigh MBE, faodar RHEED a chleachdadh gus sùil a chumail air structar uachdar agus morf-eòlas an stuth ann an àm fìor rè pròiseas tasgaidh PLD β-Ga2O3, a’ leigeil le luchd-rannsachaidh fiosrachadh fàis fhaighinn gu ceart. Thathas an dùil gum fàs an dòigh PLD filmichean β-Ga2O3 làn-ghiùlain, ga fhàgail na fhuasgladh conaltraidh ohmic làn-leasaichte ann an innealan cumhachd Ga2O3.
Figear 10 Ìomhaigh AFM de Si doped Ga2O3
Modh 2.5 MIST-CVD
Tha MIST-CVD na theicneòlas fàs film tana a tha an ìre mhath sìmplidh agus cosg-èifeachdach. Tha an dòigh CVD seo a’ toirt a-steach freagairt a bhith a’ frasadh ro-ruithear atomized air substrate gus tasgadh film tana a choileanadh. Ach, gu ruige seo, tha Ga2O3 air fhàs a’ cleachdadh ceò CVD fhathast a’ dìth deagh fheartan dealain, a tha a’ fàgail mòran rùm airson leasachadh agus optimization san àm ri teachd.
Ùine puist: Cèitean-30-2024