ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸಿಂಗಲ್ ಸ್ಫಟಿಕ ಮತ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ (SiC) ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN) ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುವ ವೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ (WBG) ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು ವ್ಯಾಪಕ ಗಮನವನ್ನು ಪಡೆದಿವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ವಾಹನಗಳು ಮತ್ತು ಪವರ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್‌ನ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಳು ಮತ್ತು ವೇಗದ ಚಾರ್ಜಿಂಗ್‌ನಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್‌ನ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಳಿಗಾಗಿ ಜನರು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, Ga2O3, AlN ಮತ್ತು ವಜ್ರದ ವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ, ಅಲ್ಟ್ರಾ-ವೈಡ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಗಮನ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ, ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ (Ga2O3) ಒಂದು ಉದಯೋನ್ಮುಖ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ವೈಡ್-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುವಾಗಿದ್ದು, 4.8 eV ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಸುಮಾರು 8 MV cm-1 ನ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಸ್ಥಗಿತ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ಸುಮಾರು 2E7cm s-1 ರ ಶುದ್ಧತ್ವ ವೇಗ, ಮತ್ತು 3000 ರ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಾಳಿಗಾ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಅಂಶವು ವ್ಯಾಪಕ ಗಮನವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತಿದೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನ ವಿದ್ಯುತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರ.

1. ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ವಸ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು

Ga2O3 ದೊಡ್ಡ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (4.8 eV), ಹೆಚ್ಚಿನ ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ, ಮತ್ತು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಬಹುದು, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದುವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, Ga2O3 ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾದ ವಸ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ, ಸುಲಭವಾಗಿ ಸರಿಹೊಂದಿಸಬಹುದಾದ ವಿವಿಧ n-ಮಾದರಿಯ ಡೋಪಿಂಗ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ, ಜೊತೆಗೆ ಕಡಿಮೆ-ವೆಚ್ಚದ ತಲಾಧಾರದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಸಹ ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಕೊರಂಡಮ್ (α), ಮೊನೊಕ್ಲಿನಿಕ್ (β), ದೋಷಯುಕ್ತ ಸ್ಪಿನೆಲ್ (γ), ಕ್ಯೂಬಿಕ್ (δ) ಮತ್ತು ಆರ್ಥೋಂಬಿಕ್ (ɛ) ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ Ga2O3 ನಲ್ಲಿ ಐದು ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಫಟಿಕ ಹಂತಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗಿದೆ. ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಸ್ಥಿರತೆಗಳು ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ, γ, δ, α, ɛ, ಮತ್ತು β. ಮೊನೊಕ್ಲಿನಿಕ್ β-Ga2O3 ಅತ್ಯಂತ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಇತರ ಹಂತಗಳು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶಕ್ಕಿಂತ ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಲ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ β ಹಂತಕ್ಕೆ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ β-Ga2O3-ಆಧಾರಿತ ಸಾಧನಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಪ್ರಮುಖ ಗಮನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಕೋಷ್ಟಕ 1 ಕೆಲವು ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳ ನಿಯತಾಂಕಗಳ ಹೋಲಿಕೆ

ಮೊನೊಕ್ಲಿನಿಕ್β-Ga2O3 ನ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯನ್ನು ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳು a = 12.21 Å, b = 3.04 Å, c = 5.8 Å, ಮತ್ತು β = 103.8 °. ಘಟಕ ಕೋಶವು ತಿರುಚಿದ ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರಲ್ ಸಮನ್ವಯದೊಂದಿಗೆ Ga(I) ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಅಷ್ಟಹೆಡ್ರಲ್ ಸಮನ್ವಯದೊಂದಿಗೆ Ga(II) ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. "ತಿರುಚಿದ ಘನ" ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣುಗಳ ಮೂರು ವಿಭಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿವೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಎರಡು ತ್ರಿಕೋನವಾಗಿ ಸಮನ್ವಯಗೊಂಡ O(I) ಮತ್ತು O(II) ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಒಂದು ಚತುರ್ಭುಜವಾಗಿ ಸಂಘಟಿತ O(III) ಪರಮಾಣುಗಳು ಸೇರಿವೆ. ಈ ಎರಡು ವಿಧದ ಪರಮಾಣು ಸಮನ್ವಯದ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ, ರಾಸಾಯನಿಕ ತುಕ್ಕು, ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ವಿಶೇಷ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ β-Ga2O3 ನ ಅನಿಸೊಟ್ರೋಪಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 ಮೊನೊಕ್ಲಿನಿಕ್ β-Ga2O3 ಸ್ಫಟಿಕದ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ರಚನಾತ್ಮಕ ರೇಖಾಚಿತ್ರ

ಎನರ್ಜಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ, β-Ga2O3 ನ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನ ಕನಿಷ್ಠ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು Ga ಪರಮಾಣುವಿನ 4s0 ಹೈಬ್ರಿಡ್ ಕಕ್ಷೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನ ಕನಿಷ್ಠ ಮೌಲ್ಯ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಾತ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಫಿನಿಟಿ ಎನರ್ಜಿ) ನಡುವಿನ ಶಕ್ತಿಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. 4 eV ಆಗಿದೆ. β-Ga2O3 ನ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು 0.28-0.33 me ಮತ್ತು ಅದರ ಅನುಕೂಲಕರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ವಾಹಕತೆ ಎಂದು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಗರಿಷ್ಠವು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ವಕ್ರತೆ ಮತ್ತು ಬಲವಾಗಿ ಸ್ಥಳೀಕರಿಸಿದ O2p ಕಕ್ಷೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಆಳವಿಲ್ಲದ Ek ಕರ್ವ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ರಂಧ್ರಗಳು ಆಳವಾಗಿ ಸ್ಥಳೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು β-Ga2O3 ನಲ್ಲಿ p-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಧಿಸಲು ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಸವಾಲನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತವೆ. P-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದಾದರೂ, ರಂಧ್ರ μ ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ. 2. ಬೃಹತ್ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, β-Ga2O3 ಬೃಹತ್ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನವು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸ್ಫಟಿಕ ಎಳೆಯುವ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ Czochralski (CZ), ಎಡ್ಜ್-ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಫೀಡಿಂಗ್ ವಿಧಾನ (ಎಡ್ಜ್ -ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಫಿಲ್ಮ್-ಫೀಡ್ , EFG), ಬ್ರಿಡ್‌ಮ್ಯಾನ್ (ಆರ್ಟಿಕಲ್ ಅಥವಾ ಹಾರಿಜಾಂಟಲ್ ಬ್ರಿಡ್‌ಮ್ಯಾನ್, HB ಅಥವಾ VB) ಮತ್ತು ತೇಲುವ ವಲಯ (ಫ್ಲೋಟಿಂಗ್ ವಲಯ, FZ) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ. ಎಲ್ಲಾ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ, ಝೋಕ್ರಾಲ್ಸ್ಕಿ ಮತ್ತು ಎಡ್ಜ್-ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಥಿನ್-ಫಿಲ್ಮ್ ಫೀಡಿಂಗ್ ವಿಧಾನಗಳು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ β-Ga 2O3 ವೇಫರ್‌ಗಳ ಸಾಮೂಹಿಕ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಭರವಸೆಯ ಮಾರ್ಗಗಳಾಗಿವೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡ ಪರಿಮಾಣಗಳು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ದೋಷದ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಜಪಾನಿನ ನಾವೆಲ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು β-Ga2O3 ಕರಗುವ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ವಾಣಿಜ್ಯ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಅರಿತುಕೊಂಡಿದೆ.

1.1 ಝೋಕ್ರಾಲ್ಸ್ಕಿ ವಿಧಾನ

Czochralski ವಿಧಾನದ ತತ್ವವೆಂದರೆ ಬೀಜದ ಪದರವನ್ನು ಮೊದಲು ಮುಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಕರಗುವಿಕೆಯಿಂದ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅದರ ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿತ್ವ, ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರದ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಮಟ್ಟದ ತಲಾಧಾರದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಿಂದಾಗಿ ಝೋಕ್ರಾಲ್ಸ್ಕಿ ವಿಧಾನವು β-Ga2O3 ಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, Ga2O3 ನ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ, ಏಕ ಹರಳುಗಳ ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆ, ಕರಗುವ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು Ir ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ಗೆ ಹಾನಿ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು Ga2O3 ನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ n-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಧಿಸುವಲ್ಲಿನ ತೊಂದರೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ. ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಾತಾವರಣಕ್ಕೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸುವುದು ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಒಂದು ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮೂಲಕ, ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ 2-ಇಂಚಿನ β-Ga2O3 ಉಚಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ 10^16~10^19 cm-3 ಮತ್ತು 160 cm2/Vs ಗರಿಷ್ಠ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ Czochralski ವಿಧಾನದಿಂದ ಬೆಳೆಸಲಾಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 2 Czochralski ವಿಧಾನದಿಂದ ಬೆಳೆದ β-Ga2O3 ನ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ

1.2 ಎಡ್ಜ್-ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಫೀಡಿಂಗ್ ವಿಧಾನ

ಎಡ್ಜ್-ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಫೀಡಿಂಗ್ ವಿಧಾನವನ್ನು ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರದೇಶದ Ga2O3 ಸಿಂಗಲ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ವಸ್ತುಗಳ ವಾಣಿಜ್ಯ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಸ್ಪರ್ಧಿ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ವಿಧಾನದ ತತ್ವವು ಕ್ಯಾಪಿಲ್ಲರಿ ಸ್ಲಿಟ್ನೊಂದಿಗೆ ಅಚ್ಚಿನಲ್ಲಿ ಕರಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಇರಿಸುವುದು, ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಪಿಲ್ಲರಿ ಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಕರಗುವಿಕೆಯು ಅಚ್ಚುಗೆ ಏರುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬೀಜದ ಸ್ಫಟಿಕದಿಂದ ಸ್ಫಟಿಕೀಕರಣಕ್ಕೆ ಪ್ರೇರೇಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಾಗ ಎಲ್ಲಾ ದಿಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಹರಡುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಅಚ್ಚಿನ ಮೇಲ್ಭಾಗದ ಅಂಚುಗಳನ್ನು ಚಕ್ಕೆಗಳು, ಕೊಳವೆಗಳು ಅಥವಾ ಯಾವುದೇ ಅಪೇಕ್ಷಿತ ರೇಖಾಗಣಿತದಲ್ಲಿ ಸ್ಫಟಿಕಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು. Ga2O3 ನ ಎಡ್ಜ್-ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಫೀಡಿಂಗ್ ವಿಧಾನವು ವೇಗದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ದರಗಳು ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 3 β-Ga2O3 ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕದ ರೇಖಾಚಿತ್ರವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಜೊತೆಗೆ, ಗಾತ್ರದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ, ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಪಾರದರ್ಶಕತೆ ಮತ್ತು ಏಕರೂಪತೆಯೊಂದಿಗೆ 2-ಇಂಚಿನ ಮತ್ತು 4-ಇಂಚಿನ β-Ga2O3 ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದರೆ 6-ಇಂಚಿನ ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಭವಿಷ್ಯದ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣಕ್ಕಾಗಿ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ದೊಡ್ಡ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಏಕ-ಸ್ಫಟಿಕ ಬೃಹತ್ ವಸ್ತುಗಳು (-201) ದೃಷ್ಟಿಕೋನದೊಂದಿಗೆ ಲಭ್ಯವಿವೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, β-Ga2O3 ಎಡ್ಜ್-ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಫೀಡಿಂಗ್ ವಿಧಾನವು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಅಂಶಗಳ ಡೋಪಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು Ga2O3 ನ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ತಯಾರಿಕೆಯನ್ನು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 3 β-Ga2O3 ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಎಡ್ಜ್-ಡಿಫೈನ್ಡ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಫೀಡಿಂಗ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ಬೆಳೆಸಲಾಗಿದೆ

1.3 ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಮ್ಯಾನ್ ವಿಧಾನ

ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಮ್ಯಾನ್ ವಿಧಾನದಲ್ಲಿ, ಹರಳುಗಳು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ, ಅದು ಕ್ರಮೇಣ ತಾಪಮಾನದ ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ತಿರುಗುವ ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸಮತಲ ಅಥವಾ ಲಂಬ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಲ್ಲಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು. ಈ ವಿಧಾನವು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೀಜಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಬಳಸದೆ ಇರಬಹುದು ಎಂಬುದು ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಸಂಗತಿ. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಮ್ಯಾನ್ ನಿರ್ವಾಹಕರು ಕರಗುವ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ನೇರ ದೃಶ್ಯೀಕರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಬೇಕು. ಲಂಬವಾದ ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಮ್ಯಾನ್ ವಿಧಾನವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ β-Ga2O3 ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಯುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಲಂಬವಾದ ಬ್ರಿಡ್‌ಮ್ಯಾನ್ ವಿಧಾನದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಕರಗುವ ಮತ್ತು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ನ ಒಟ್ಟು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ನಷ್ಟವನ್ನು 1% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಕನಿಷ್ಟ ನಷ್ಟದೊಂದಿಗೆ ದೊಡ್ಡ β-Ga2O3 ಏಕ ಹರಳುಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 4 ಬ್ರಿಡ್ಜ್‌ಮ್ಯಾನ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ಬೆಳೆದ β-Ga2O3 ನ ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ

1.4 ತೇಲುವ ವಲಯ ವಿಧಾನ

ಫ್ಲೋಟಿಂಗ್ ಝೋನ್ ವಿಧಾನವು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ಸ್ಫಟಿಕ ಮಾಲಿನ್ಯದ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ನಿರೋಧಕ ಅತಿಗೆಂಪು ಕ್ರೂಸಿಬಲ್‌ಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಕರಗುವಿಕೆಯನ್ನು RF ಮೂಲಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ದೀಪದಿಂದ ಬಿಸಿಮಾಡಬಹುದು, ಹೀಗಾಗಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಲಕರಣೆಗಳ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಸರಳಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಫ್ಲೋಟಿಂಗ್ ಝೋನ್ ವಿಧಾನದಿಂದ ಬೆಳೆದ β-Ga2O3 ನ ಆಕಾರ ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಗುಣಮಟ್ಟವು ಇನ್ನೂ ಸೂಕ್ತವಾಗಿಲ್ಲದಿದ್ದರೂ, ಈ ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ β-Ga2O3 ಅನ್ನು ಬಜೆಟ್-ಸ್ನೇಹಿ ಏಕ ಹರಳುಗಳಾಗಿ ಬೆಳೆಯಲು ಭರವಸೆಯ ವಿಧಾನವನ್ನು ತೆರೆಯುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 5 β-Ga2O3 ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ತೇಲುವ ವಲಯ ವಿಧಾನದಿಂದ ಬೆಳೆಸಲಾಗಿದೆ.