3. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ
ತಲಾಧಾರವು Ga2O3 ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಭೌತಿಕ ಬೆಂಬಲ ಪದರ ಅಥವಾ ವಾಹಕ ಪದರವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಮುಂದಿನ ಪ್ರಮುಖ ಪದರವು ಚಾನೆಲ್ ಲೇಯರ್ ಅಥವಾ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಲೇಯರ್ ಅನ್ನು ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ವಾಹಕ ಸಾರಿಗೆಗಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಥಗಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ವಹನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಜೊತೆಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾದ ವಸ್ತು ಗುಣಮಟ್ಟವು ಕೆಲವು ಪೂರ್ವಾಪೇಕ್ಷಿತಗಳಾಗಿವೆ. ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ Ga2O3 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಲೇಯರ್ಗಳನ್ನು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ ಆಣ್ವಿಕ ಕಿರಣದ ಎಪಿಟ್ಯಾಕ್ಸಿ (MBE), ಲೋಹದ ಸಾವಯವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (MOCVD), ಹಾಲೈಡ್ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (HVPE), ಪಲ್ಸೆಡ್ ಲೇಸರ್ ಠೇವಣಿ (PLD), ಮತ್ತು ಮಂಜು CVD ಆಧಾರಿತ ಠೇವಣಿ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕೋಷ್ಟಕ 2 ಕೆಲವು ಪ್ರಾತಿನಿಧಿಕ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು
3.1 MBE ವಿಧಾನ
MBE ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಅದರ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ನಿರ್ವಾತ ಪರಿಸರ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಸ್ತು ಶುದ್ಧತೆಯಿಂದಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ n-ಮಾದರಿಯ ಡೋಪಿಂಗ್ನೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ, ದೋಷ-ಮುಕ್ತ β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಇದು ಅತ್ಯಂತ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ಮತ್ತು ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣಗೊಂಡ β-Ga2O3 ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಠೇವಣಿ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, MBE ವಿಧಾನವು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ, ಕಡಿಮೆ-ಡೋಪ್ಡ್ ಹೆಟೆರೋಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಪದರವನ್ನು ಸಹ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದೆ. MBE ರಿಫ್ಲೆಕ್ಷನ್ ಹೈ ಎನರ್ಜಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (RHEED) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪರಮಾಣು ಪದರದ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆ ಮತ್ತು ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, MBE ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಬೆಳೆದ β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳು ಕಡಿಮೆ ಬೆಳವಣಿಗೆ ದರ ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ಫಿಲ್ಮ್ ಗಾತ್ರದಂತಹ ಅನೇಕ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಇನ್ನೂ ಎದುರಿಸುತ್ತಿವೆ. ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು (010)>(001)>(−201)>(100) ಕ್ರಮದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನವು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ. 650 ರಿಂದ 750 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ನ ಸ್ವಲ್ಪ Ga-ರಿಚ್ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, β-Ga2O3 (010) ನಯವಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರದೊಂದಿಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, 0.1 nm ನ RMS ಒರಟುತನದೊಂದಿಗೆ β-Ga2O3 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಾಧಿಸಲಾಯಿತು. β-Ga2O3 ಗ-ರಿಚ್ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ, ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ MBE ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಾವೆಲ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಇಂಕ್. 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE ವೇಫರ್ಗಳನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದೆ. ಅವರು ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ (010) ಆಧಾರಿತ β-Ga2O3 ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು 500 μm ಮತ್ತು XRD FWHM 150 ಆರ್ಕ್ ಸೆಕೆಂಡ್ಗಳ ಕೆಳಗೆ ಒದಗಿಸುತ್ತಾರೆ. ತಲಾಧಾರವು Sn ಡೋಪ್ಡ್ ಅಥವಾ Fe ಡೋಪ್ಡ್ ಆಗಿದೆ. Sn-ಡೋಪ್ಡ್ ಕಂಡಕ್ಟಿವ್ ಸಬ್ಸ್ಟ್ರೇಟ್ 1E18 ರಿಂದ 9E18cm−3 ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದರೆ ಕಬ್ಬಿಣದ-ಡೋಪ್ಡ್ ಅರೆ-ನಿರೋಧಕ ತಲಾಧಾರವು 10E10 Ω cm ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.
3.2 MOCVD ವಿಧಾನ
MOCVD ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು ಲೋಹದ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ವಾಣಿಜ್ಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ. MOCVD ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು Ga2O3 ಅನ್ನು ಬೆಳೆಯುವಾಗ, ಟ್ರೈಮಿಥೈಲ್ಗಾಲಿಯಮ್ (TMGa), ಟ್ರೈಥೈಲ್ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ (TEGa) ಮತ್ತು Ga (ಡಿಪೆಂಟೈಲ್ ಗ್ಲೈಕಾಲ್ ಫಾರ್ಮೇಟ್) ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ Ga ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ H2O, O2 ಅಥವಾ N2O ಅನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ (>800 ° C) ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕಡಿಮೆ ವಾಹಕ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ β-Ga2O3 ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳ ಸಾಕ್ಷಾತ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. MBE ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ MOCVD β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 7 β-Ga2O3 (010) AFM ಚಿತ್ರ
ಚಿತ್ರ 8 β-Ga2O3 ಹಾಲ್ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದಿಂದ ಅಳೆಯಲಾದ μ ಮತ್ತು ಶೀಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧ
3.3 HVPE ವಿಧಾನ
HVPE ಒಂದು ಪ್ರಬುದ್ಧ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು III-V ಸಂಯುಕ್ತ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. HVPE ಅದರ ಕಡಿಮೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚ, ವೇಗದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ದರ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಫಿಲ್ಮ್ ದಪ್ಪಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. HVPEβ-Ga2O3 ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಒರಟು ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಹೊಂಡಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಾಧನವನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ಮೊದಲು ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಹೊಳಪು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಅಗತ್ಯವಿದೆ. β-Ga2O3 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಗಾಗಿ HVPE ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ (001) β-Ga2O3 ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳಾಗಿ ಅನಿಲ GaCl ಮತ್ತು O2 ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 9 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಫಿಲ್ಮ್ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಜಪಾನ್ನ ನಾವೆಲ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ Inc. HVPE ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ β-Ga2O3 ನಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ವಾಣಿಜ್ಯ ಯಶಸ್ಸನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪವು 5 ರಿಂದ 10 μm ಮತ್ತು 2 ಮತ್ತು 4 ಇಂಚುಗಳಷ್ಟು ವೇಫರ್ ಗಾತ್ರಗಳು. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಚೈನಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಗ್ರೂಪ್ ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ 20 μm ದಪ್ಪದ HVPE β-Ga2O3 ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್ಗಳು ಸಹ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣದ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿವೆ.
ಚಿತ್ರ 9 HVPE ವಿಧಾನ β-Ga2O3
3.4 PLD ವಿಧಾನ
PLD ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಂಕೀರ್ಣ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳನ್ನು ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. PLD ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಗುರಿ ವಸ್ತುಗಳೊಂದಿಗೆ ಸೇರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. MBE ಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, PLD ಮೂಲ ಕಣಗಳು ಲೇಸರ್ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ (>100 eV) ರಚನೆಯಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಬಿಸಿಯಾದ ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಬ್ಲೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಕೆಲವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಕಣಗಳು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ನೇರವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ, ಪಾಯಿಂಟ್ ದೋಷಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಚಿತ್ರದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. MBE ವಿಧಾನದಂತೆಯೇ, PLD β-Ga2O3 ಶೇಖರಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆ ಮತ್ತು ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು RHEED ಅನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು, ಇದು ಸಂಶೋಧಕರು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಪಡೆಯಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. PLD ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚು ವಾಹಕ β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ, ಇದು Ga2O3 ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ಡ್ ಓಮಿಕ್ ಸಂಪರ್ಕ ಪರಿಹಾರವಾಗಿದೆ.
Si ಡೋಪ್ಡ್ Ga2O3 ನ ಚಿತ್ರ 10 AFM ಚಿತ್ರ
3.5 MIST-CVD ವಿಧಾನ
MIST-CVD ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸರಳ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ. ಈ CVD ವಿಧಾನವು ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಶೇಖರಣೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪರಮಾಣು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯನ್ನು ಸಿಂಪಡಿಸುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಮಂಜು CVD ಬಳಸಿ ಬೆಳೆದ Ga2O3 ಇನ್ನೂ ಉತ್ತಮ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ, ಇದು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ಗೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಸ್ಥಳಾವಕಾಶವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಮೇ-30-2024