2. wutah film tipis epitaxial
Substrat nyedhiyakake lapisan dhukungan fisik utawa lapisan konduktif kanggo piranti daya Ga2O3. Lapisan penting sabanjure yaiku lapisan saluran utawa lapisan epitaxial sing digunakake kanggo resistensi tegangan lan transportasi operator. Kanggo nambah voltase risak lan nyuda resistensi konduksi, ketebalan sing bisa dikontrol lan konsentrasi doping, uga kualitas materi sing optimal, ana sawetara prasyarat. Lapisan epitaxial Ga2O3 kualitas dhuwur biasane disimpen nggunakake molekular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), halide vapor deposition (HVPE), pulsed laser deposition (PLD), lan teknik deposisi berbasis CVD fog.
Tabel 2 Sawetara teknologi epitaxial perwakilan
2.1 Metode MBE
Teknologi MBE misuwur amarga kemampuane ngembangake film β-Ga2O3 sing berkualitas tinggi, tanpa cacat kanthi doping tipe-n sing bisa dikontrol amarga lingkungan vakum sing dhuwur banget lan kemurnian materi sing dhuwur. Akibaté, iku wis dadi salah siji sing paling akeh diteliti lan duweni potensi komersial β-Ga2O3 teknologi deposisi film tipis. Kajaba iku, metode MBE uga kasil nyiapake lapisan film tipis β-(AlXGa1-X) 2O3/Ga2O3 kanthi kualitas dhuwur, heterostruktur doped rendah. MBE bisa ngawasi struktur permukaan lan morfologi ing wektu nyata kanthi presisi lapisan atom kanthi nggunakake difraksi elektron energi dhuwur refleksi (RHEED). Nanging, film β-Ga2O3 sing ditanam nganggo teknologi MBE isih ngadhepi akeh tantangan, kayata tingkat pertumbuhan sing sithik lan ukuran film sing cilik. Panliten kasebut nemokake yen tingkat wutah ana ing urutan (010)>(001)>(−201)>(100). Ing kahanan rada sugih Ga saka 650 kanggo 750 ° C, β-Ga2O3 (010) nuduhake wutah optimal karo lumahing Gamelan lan tingkat wutah dhuwur. Nggunakake metode iki, epitaksi β-Ga2O3 kasil digayuh kanthi kasar RMS 0,1 nm. β-Ga2O3 Ing lingkungan sing sugih Ga, film MBE sing ditanam ing suhu sing beda ditampilake ing gambar kasebut. Novel Crystal Technology Inc. wis kasil ngasilake wafer 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE kanthi epitaxial. Padha nyedhiyakake substrat kristal tunggal β-Ga2O3 sing berorientasi (010) kanthi kekandelan 500 μm lan XRD FWHM ing ngisor 150 detik busur. Substrat yaiku Sn doped utawa Fe doped. Substrat konduktif Sn-doped nduweni konsentrasi doping 1E18 nganti 9E18cm−3, dene substrat semi-insulasi doping wesi nduweni resistivitas luwih dhuwur tinimbang 10E10 Ω cm.
2.2 Metode MOCVD
MOCVD nggunakake senyawa organik logam minangka bahan prekursor kanggo tuwuh film tipis, saengga bisa ngasilake produksi komersial skala gedhe. Nalika tuwuh Ga2O3 nggunakake metode MOCVD, trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) lan Ga (dipentyl glycol formate) biasane digunakake minangka sumber Ga, nalika H2O, O2 utawa N2O digunakake minangka sumber oksigen. Wutah kanthi cara iki umume mbutuhake suhu dhuwur (>800°C). Teknologi iki nduweni potensi kanggo entuk konsentrasi operator sing kurang lan mobilitas elektron suhu dhuwur lan kurang, saengga penting banget kanggo realisasi piranti daya β-Ga2O3 kanthi kinerja dhuwur. Dibandhingake karo metode pertumbuhan MBE, MOCVD nduweni kaluwihan kanggo nggayuh tingkat pertumbuhan film β-Ga2O3 sing dhuwur banget amarga karakteristik pertumbuhan suhu dhuwur lan reaksi kimia.
Gambar 7 β-Ga2O3 (010) gambar AFM
Gambar 8 β-Ga2O3 Hubungan antaraneμ lan resistensi lembaran diukur kanthi Hall lan suhu
2.3 Metode HVPE
HVPE minangka teknologi epitaxial sing wis diwasa lan wis akeh digunakake ing pertumbuhan epitaxial semikonduktor senyawa III-V. HVPE dikenal kanthi biaya produksi sing murah, tingkat pertumbuhan sing cepet, lan kekandelan film sing dhuwur. Perlu dicathet yen HVPEβ-Ga2O3 biasane nuduhake morfologi permukaan sing kasar lan cacat permukaan lan pit sing dhuwur. Mula, proses polishing kimia lan mekanik dibutuhake sadurunge nggawe piranti kasebut. Teknologi HVPE kanggo epitaksi β-Ga2O3 biasane nggunakake GaCl lan O2 gas minangka prekursor kanggo ningkatake reaksi suhu dhuwur saka matriks β-Ga2O3 (001). Gambar 9 nuduhake kondisi lumahing lan tingkat wutah saka film epitaxial minangka fungsi saka suhu. Ing taun-taun pungkasan, Novel Crystal Technology Inc. Jepang wis sukses komersial ing HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, kanthi ketebalan lapisan epitaxial 5 nganti 10 μm lan ukuran wafer 2 lan 4 inci. Kajaba iku, wafer homoepitaxial HVPE β-Ga2O3 kandel 20 μm sing diprodhuksi dening China Electronics Technology Group Corporation uga wis mlebu tahap komersialisasi.
Gambar 9 Metode HVPE β-Ga2O3
2.4 Metode PLD
teknologi PLD utamané dipigunakaké kanggo nyimpen film oksida Komplek lan heterostructures. Sajrone proses pertumbuhan PLD, energi foton digandhengake karo materi target liwat proses emisi elektron. Beda karo MBE, partikel sumber PLD dibentuk dening radiasi laser kanthi energi sing dhuwur banget (> 100 eV) lan banjur disimpen ing substrat sing digawe panas. Nanging, sajrone proses ablasi, sawetara partikel energi dhuwur bakal langsung nyebabake permukaan materi, nggawe cacat titik lan kanthi mangkono nyuda kualitas film. Padha karo cara MBE, RHEED bisa digunakake kanggo ngawasi struktur lumahing lan morfologi saka materi ing wektu nyata sajrone proses deposisi PLD β-Ga2O3, saéngga peneliti bisa njupuk informasi wutah kanthi akurat. Cara PLD samesthine bakal tuwuh film β-Ga2O3 sing konduktif banget, dadi solusi kontak ohmik sing dioptimalake ing piranti daya Ga2O3.
Gambar 10 Gambar AFM saka Si doped Ga2O3
2.5 Metode MIST-CVD
MIST-CVD punika teknologi wutah film tipis relatif prasaja lan biaya-efektif. Cara CVD iki melu reaksi nyemprotake prekursor atom menyang substrat kanggo entuk deposisi film tipis. Nanging, nganti saiki, Ga2O3 sing ditanam nganggo kabut CVD isih ora nduweni sifat listrik sing apik, sing ndadekake akeh ruang kanggo perbaikan lan optimalisasi ing mangsa ngarep.
Wektu kirim: Mei-30-2024