2. Эпитаксиалдык жука пленканын өсүшү
субстрат Ga2O3 электр аппараттар үчүн физикалык колдоо катмарын же өткөргүч катмарын камсыз кылат. Кийинки маанилүү катмар - чыңалууга каршылык көрсөтүү жана ташуучу транспорт үчүн колдонулган канал катмары же эпитаксиалдык катмар. Бузулуу чыңалуусун жогорулатуу жана өткөргүчтүк каршылыкты минималдаштыруу үчүн контролдонуучу калыңдык жана допинг концентрациясы, ошондой эле материалдын оптималдуу сапаты кээ бир өбөлгөлөр болуп саналат. Жогорку сапаттагы Ga2O3 эпитаксиалдык катмарлары, адатта, молекулярдык нур эпитаксиясы (MBE), металлдын органикалык химиялык буусу (MOCVD), галоид буусу (HVPE), импульстүү лазердик тундурма (PLD) жана туман CVD негизинде жайгаштыруу ыкмаларын колдонуу менен жайгаштырылат.
Таблица 2 Кээ бир өкүл эпитаксиалдык технологиялар
2.1 MBE ыкмасы
MBE технологиясы өзүнүн ультра жогорку вакуумдук чөйрөсүнөн жана материалдын жогорку тазалыгынан улам башкарылуучу n-типтеги допинг менен сапаттуу, кемчиликсиз β-Ga2O3 пленкаларын өстүрүү жөндөмдүүлүгү менен белгилүү. Натыйжада, ал эң кеңири изилденген жана коммерциялык β-Ga2O3 жука пленка коюу технологияларынын бири болуп калды. Мындан тышкары, MBE ыкмасы да ийгиликтүү жогорку сапаттагы, аз кошулган гетероструктура β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 ичке пленка катмарын даярдады. MBE чагылуу жогорку энергиялуу электрон дифракциясын (RHEED) колдонуу менен атомдук катмардын тактыгы менен реалдуу убакытта беттин түзүлүшүн жана морфологиясын көзөмөлдөй алат. Бирок, MBE технологиясын колдонуу менен өстүрүлгөн β-Ga2O3 тасмалары дагы эле өсүү темпинин төмөндүгү жана тасманын кичинекей өлчөмү сыяктуу көптөгөн кыйынчылыктарга туш болушат. Изилдөө өсүү темпи (010)>(001)>(−201)>(100) тартибинде экени аныкталган. 650 үчүн 750 ° C бир аз Ga бай шарттарда, β-Ga2O3 (010) жылмакай бети жана жогорку өсүү темпи менен оптималдуу өсүш көрсөтөт. Бул ыкманы колдонуу менен, β-Ga2O3 эпитаксиси 0,1 нм бир RMS оройлугу менен ийгиликтүү жетишилди. β-Ga2O3 Ga бай чөйрөдө, ар кандай температурада өстүрүлгөн MBE пленкалар сүрөттө көрсөтүлгөн. Novel Crystal Technology Inc. 10 × 15 мм2 β-Ga2O3MBE пластинкаларын эпитаксиалдык түрдө ийгиликтүү чыгарды. Алар жогорку сапаттагы (010) багытталган β-Ga2O3 бир кристалл субстраттарын 500 мкм жана XRD FWHM 150 жаа секундадан төмөн жоондугу менен камсыз кылат. Субстрат Sn кошулган же Fe кошулган. Sn кошулган өткөргүч субстрат 1E18ден 9E18cm−3ке чейинки допинг концентрациясына ээ, ал эми темир кошулган жарым изоляциялык субстраттын каршылыгы 10E10 Ом смден жогору.
2.2 MOCVD ыкмасы
MOCVD жука пленкаларды өстүрүү үчүн прекурсорлор катары металл органикалык кошулмаларды колдонот, ошону менен ири соода өндүрүшүнө жетишет. MOCVD ыкмасы менен Ga2O3 өстүрүүдө Ga булагы катары триметилгалий (TMGa), триэтилгалий (TEGa) жана Ga (дипентилгликол форматы) колдонулат, ал эми кычкылтек булагы катары H2O, O2 же N2O колдонулат. Бул ыкманы колдонуу менен өстүрүү көбүнчө жогорку температураны (>800°C) талап кылат. Бул технология төмөн алып жүрүүчү концентрациясын жана жогорку жана төмөнкү температурадагы электрон мобилдүүлүгүн жетишүү үчүн потенциалга ээ, ошондуктан ал жогорку натыйжалуу β-Ga2O3 электр түзүлүштөрдү ишке ашыруу үчүн зор мааниге ээ. MBE өсүү ыкмасы менен салыштырганда, MOCVD жогорку температурадагы өсүү жана химиялык реакциялардын мүнөздөмөлөрүнөн улам β-Ga2O3 пленкаларынын өтө жогорку өсүү темптерине жетүү артыкчылыгына ээ.
7-сүрөт β-Ga2O3 (010) AFM сүрөтү
8-сүрөт β-Ga2O3 Холл жана температура менен өлчөнгөн μ жана барак каршылыктарынын ортосундагы байланыш
2.3 HVPE ыкмасы
HVPE жетилген эпитаксиалдык технология жана III-V кошунду жарым өткөргүчтөрдүн эпитаксиалдык өсүшүндө кеңири колдонулуп келет. HVPE өндүрүшүнүн арзандыгы, тез өсүү темпи жана пленканын калыңдыгы менен белгилүү. Белгилей кетсек, HVPEβ-Ga2O3 адатта орой беттик морфологияны жана беттик кемчиликтер менен чуңкурлардын жогорку тыгыздыгын көрсөтөт. Ошондуктан, аппаратты өндүрүү алдында химиялык жана механикалык жылмалоо процесстери талап кылынат. β-Ga2O3 эпитаксиси үчүн HVPE технологиясы адатта (001) β-Ga2O3 матрицасынын жогорку температуралык реакциясын жайылтуу үчүн прекурсорлор катары газ түрүндөгү GaCl жана O2 колдонот. 9-сүрөт температуранын функциясы катары эпитаксиалдык пленканын бетинин абалын жана өсүү ылдамдыгын көрсөтөт. Акыркы жылдары Япониянын Novel Crystal Technology Inc. компаниясы HVPE гомоэпитаксиалдык β-Ga2O3 боюнча олуттуу коммерциялык ийгиликке жетишти, эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы 5-10 мкм жана пластинкалардын өлчөмү 2 жана 4 дюйм. Мындан тышкары, China Electronics Technology Group Corporation тарабынан өндүрүлгөн 20 мкм калыңдыгы HVPE β-Ga2O3 гомоэпитаксиалдык пластиналар да коммерциялаштыруу стадиясына өттү.
Сүрөт 9 HVPE ыкмасы β-Ga2O3
2.4 PLD ыкмасы
PLD технологиясы негизинен татаал оксид пленкаларын жана гетероструктураларды сактоо үчүн колдонулат. PLD өсүү процессинде фотон энергиясы электрондук эмиссия процесси аркылуу максаттуу материалга кошулат. MBEден айырмаланып, PLD булагы бөлүкчөлөрү өтө жогорку энергиялуу (>100 эВ) лазердик нурлануу аркылуу түзүлөт жана андан кийин ысытылган субстратка жайгаштырылат. Бирок, абляция процессинде кээ бир жогорку энергиялуу бөлүкчөлөр материалдын бетине түздөн-түз таасир этип, чекит кемчиликтерин жаратат жана ошону менен пленканын сапатын төмөндөтөт. MBE ыкмасына окшоп, RHEED PLD β-Ga2O3 туташтыруу процессинде реалдуу убакыт режиминде материалдын беттик түзүлүшүн жана морфологиясын көзөмөлдөө үчүн колдонулушу мүмкүн, бул изилдөөчүлөргө өсүү маалыматын так алууга мүмкүндүк берет. PLD ыкмасы жогорку өткөргүч β-Ga2O3 пленкаларын өстүрөт деп күтүлүүдө, бул Ga2O3 кубаттуулук түзүлүштөрүндө оптималдаштырылган омикалык байланыш чечими болуп саналат.
10-сүрөт Si кошулган Ga2O3 AFM сүрөтү
2.5 MIST-CVD ыкмасы
MIST-CVD - бул салыштырмалуу жөнөкөй жана үнөмдүү жука пленканы өстүрүү технологиясы. Бул CVD ыкмасы жука пленка катмарына жетүү үчүн атомизацияланган прекурсорду субстратка чачуу реакциясын камтыйт. Бирок, азырынча CVD туманынын жардамы менен өстүрүлгөн Ga2O3 дагы деле жакшы электрдик касиеттерге ээ эмес, бул келечекте жакшыртуу жана оптималдаштыруу үчүн көп орун калтырат.
Посттун убактысы: 30-май-2024