ເມັດພືດທີ່ມີທາດອົກຊີຊິດແລະເຕັກໂນໂລຢີການຂະຫຍາຍຕົວ epitaxial-Ⅱ

3. ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮູບເງົາບາງໆ Epitaxial
substrate ສະຫນອງຊັ້ນສະຫນັບສະຫນູນທາງດ້ານຮ່າງກາຍຫຼືຊັ້ນ conductive ສໍາລັບອຸປະກອນພະລັງງານ Ga2O3. ຊັ້ນທີ່ສໍາຄັນຕໍ່ໄປແມ່ນຊັ້ນຊ່ອງທາງຫຼືຊັ້ນ epitaxial ທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການຕໍ່ຕ້ານແຮງດັນແລະການຂົນສົ່ງຜູ້ຂົນສົ່ງ. ເພື່ອເພີ່ມແຮງດັນທີ່ແຕກຫັກແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການປະຕິບັດ, ຄວາມຫນາທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ແລະຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຝຸ່ນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄຸນນະພາບວັດສະດຸທີ່ດີທີ່ສຸດ, ແມ່ນບາງເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນ. ຊັ້ນ epitaxial Ga2O3 ຄຸນນະພາບສູງແມ່ນຖືກຝາກໄວ້ໂດຍປົກກະຕິໂດຍໃຊ້ molecular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), halide vapor deposition (HVPE), pulsed laser deposition (PLD), and fog CVD based deposition techniques.

ຕາຕະລາງ 2 ບາງຕົວແທນຂອງເຕັກໂນໂລຊີ epitaxial

3.1 ວິທີການ MBE
ເທກໂນໂລຍີ MBE ແມ່ນມີຊື່ສຽງສໍາລັບຄວາມສາມາດໃນການຂະຫຍາຍຮູບເງົາ β-Ga2O3 ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ບໍ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງດ້ວຍການ doping n-type ທີ່ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ເນື່ອງຈາກສະພາບແວດລ້ອມສູນຍາກາດສູງແລະຄວາມບໍລິສຸດຂອງວັດສະດຸສູງ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນໄດ້ກາຍເປັນຫນຶ່ງໃນການສຶກສາຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດແລະມີທ່າແຮງທາງດ້ານການຄ້າ β-Ga2O3 ເທກໂນໂລຍີການຝາກຮູບເງົາບາງໆ. ນອກຈາກນັ້ນ, ວິທີການ MBE ຍັງໄດ້ກະກຽມໂຄງສ້າງ heterostructure beta-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 ທີ່ມີຄຸນະພາບສູງ, ຢອດຝຸ່ນຕ່ໍາຢ່າງສໍາເລັດຜົນ. MBE ສາມາດຕິດຕາມໂຄງສ້າງພື້ນຜິວ ແລະຮູບຊົງແບບສົດໆໄດ້ດ້ວຍຄວາມແມ່ນຍໍາຂອງຊັ້ນປະລໍາມະນູໂດຍໃຊ້ການສະທ້ອນແສງໄຟຟ້າສູງ (RHEED). ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຮູບເງົາ β-Ga2O3 ທີ່ປູກດ້ວຍເທັກໂນໂລຍີ MBE ຍັງປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍຫຼາຍຢ່າງເຊັ່ນ: ອັດຕາການເຕີບໂຕຕໍ່າ ແລະຂະຫນາດຂອງຮູບເງົາຂະຫນາດນ້ອຍ. ການສຶກສາພົບວ່າອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຢູ່ໃນລໍາດັບ (010)>(001)>(−201)>(100). ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂ Ga-rich ເລັກນ້ອຍຂອງ 650 ຫາ 750 ° C, β-Ga2O3 (010) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຂະຫຍາຍຕົວທີ່ເຫມາະສົມກັບຫນ້າດິນທີ່ລຽບແລະອັດຕາການເຕີບໂຕສູງ. ການນໍາໃຊ້ວິທີການນີ້, β-Ga2O3 epitaxy ໄດ້ຖືກບັນລຸໄດ້ຢ່າງສໍາເລັດຜົນດ້ວຍ RMS roughness ຂອງ 0.1 nm. β-Ga2O3 ໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ອຸດົມສົມບູນ, ຮູບເງົາ MBE ທີ່ປູກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ. Novel Crystal Technology Inc. ໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດໃນການຜະລິດ wafers 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE epitaxially. ພວກເຂົາເຈົ້າສະຫນອງຄຸນນະພາບສູງ (010) oriented β-Ga2O3 substrates ໄປເຊຍກັນດຽວທີ່ມີຄວາມຫນາຂອງ 500 μmແລະ XRD FWHM ຂ້າງລຸ່ມນີ້ 150 arc ວິນາທີ. substrate ແມ່ນ Sn doped ຫຼື Fe doped. ຊັ້ນຍ່ອຍ Sn-doped conductive ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ doping 1E18 ຫາ 9E18cm−3, ໃນຂະນະທີ່ຊັ້ນຍ່ອຍເຄິ່ງ insulating ທາດເຫຼັກທີ່ມີ doped ມີຄວາມຕ້ານທານສູງກວ່າ 10E10 Ω cm.

3.2 ວິທີການ MOCVD
MOCVD ໃຊ້ທາດປະສົມອິນຊີຂອງໂລຫະເປັນວັດສະດຸຄາຣະວາໃນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮູບເງົາບາງໆ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງບັນລຸການຜະລິດການຄ້າຂະຫນາດໃຫຍ່. ໃນເວລາທີ່ການຂະຫຍາຍຕົວ Ga2O3 ໂດຍໃຊ້ວິທີການ MOCVD, trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) ແລະ Ga (dipentyl glycol formate) ປົກກະຕິແລ້ວຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງ Ga, ໃນຂະນະທີ່ H2O, O2 ຫຼື N2O ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນແຫຼ່ງອົກຊີເຈນ. ການຂະຫຍາຍຕົວໂດຍໃຊ້ວິທີນີ້ໂດຍທົ່ວໄປຕ້ອງການອຸນຫະພູມສູງ (> 800 ° C). ເທກໂນໂລຍີນີ້ມີທ່າແຮງທີ່ຈະບັນລຸຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຕ່ໍາແລະການເຄື່ອນທີ່ຂອງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງແລະຕ່ໍາ, ດັ່ງນັ້ນມັນມີຄວາມສໍາຄັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ການປະຕິບັດອຸປະກອນໄຟຟ້າ β-Ga2O3 ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບວິທີການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ MBE, MOCVD ມີປະໂຫຍດໃນການບັນລຸອັດຕາການເຕີບໂຕທີ່ສູງຫຼາຍຂອງຮູບເງົາ β-Ga2O3 ເນື່ອງຈາກຄຸນລັກສະນະຂອງການເຕີບໂຕຂອງອຸນຫະພູມສູງແລະປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີ.

ຮູບ 7 β-Ga2O3 (010) ຮູບ AFM

ຮູບ 8 β-Ga2O3 ການພົວພັນລະຫວ່າງμandຄວາມຕ້ານທານຂອງແຜ່ນທີ່ວັດແທກໂດຍ Hall ແລະອຸນຫະພູມ

3.3 ວິທີການ HVPE
HVPE ເປັນເທກໂນໂລຍີ epitaxial ແກ່ແລະໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງ epitaxial ຂອງ semiconductors ປະສົມ III-V. HVPE ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກສໍາລັບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການຜະລິດຕ່ໍາ, ອັດຕາການເຕີບໂຕໄວ, ແລະຄວາມຫນາຂອງຮູບເງົາສູງ. ຄວນສັງເກດວ່າ HVPEβ-Ga2O3 ປົກກະຕິແລ້ວສະແດງໃຫ້ເຫັນ morphology ພື້ນຜິວ rough ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນສູງຂອງຂໍ້ບົກພ່ອງດ້ານຫນ້າດິນແລະຂຸມ. ດັ່ງນັ້ນ, ຂະບວນການຂັດເຄມີແລະກົນຈັກແມ່ນຈໍາເປັນກ່ອນທີ່ຈະຜະລິດອຸປະກອນ. ເທກໂນໂລຍີ HVPE ສໍາລັບ β-Ga2O3 epitaxy ປົກກະຕິແລ້ວໃຊ້ GaCl ແລະ O2 gaseous ເປັນຄາຣະວາເພື່ອສົ່ງເສີມການຕິກິຣິຍາອຸນຫະພູມສູງຂອງ (001) β-Ga2O3 matrix. ຮູບທີ່ 9 ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະພາບຫນ້າດິນແລະອັດຕາການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮູບເງົາ epitaxial ເປັນຫນ້າທີ່ຂອງອຸນຫະພູມ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, Novel Crystal Technology Inc. ຂອງຍີ່ປຸ່ນໄດ້ປະສົບຜົນສໍາເລັດທາງດ້ານການຄ້າທີ່ສໍາຄັນໃນ HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, ມີຄວາມຫນາຂອງຊັ້ນ epitaxial ຂອງ 5 ຫາ 10 μmແລະຂະຫນາດ wafer ຂອງ 2 ແລະ 4 ນິ້ວ. ນອກຈາກນັ້ນ, 20 μm HVPE β-Ga2O3 homoepitaxial wafers ຫນາທີ່ຜະລິດໂດຍ China Electronics Technology Group Corporation ຍັງໄດ້ເຂົ້າສູ່ຂັ້ນຕອນຂອງການຄ້າ.

ຮູບທີ 9 ວິທີ HVPE β-Ga2O3

3.4 ວິທີການ PLD
ເທກໂນໂລຍີ PLD ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ໃນການຝາກຮູບເງົາ oxide ສະລັບສັບຊ້ອນແລະໂຄງສ້າງ heterostructures. ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເຕີບໃຫຍ່ຂອງ PLD, ພະລັງງານ photon ແມ່ນສົມທົບກັບອຸປະກອນເປົ້າຫມາຍໂດຍຜ່ານຂະບວນການປ່ອຍອິເລັກຕອນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມກັບ MBE, ອະນຸພາກແຫຼ່ງ PLD ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນໂດຍການລັງສີເລເຊີທີ່ມີພະລັງງານສູງທີ່ສຸດ (> 100 eV) ແລະຕໍ່ມາຖືກຝາກໄວ້ໃນຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ມີຄວາມຮ້ອນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການ ablation, ບາງອະນຸພາກພະລັງງານສູງຈະສົ່ງຜົນກະທົບໂດຍກົງກັບພື້ນຜິວຂອງວັດສະດຸ, ການສ້າງຈຸດບົກພ່ອງແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນຄຸນນະພາບຂອງຮູບເງົາໄດ້. ຄ້າຍຄືກັນກັບວິທີການ MBE, RHEED ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຕິດຕາມກວດກາໂຄງສ້າງຫນ້າດິນແລະ morphology ຂອງວັດສະດຸໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງໃນລະຫວ່າງຂະບວນການເງິນຝາກ PLD β-Ga2O3, ໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດໄດ້ຮັບຂໍ້ມູນການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ວິທີການ PLD ຄາດວ່າຈະເຕີບໂຕຮູບເງົາ β-Ga2O3 ທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນການແກ້ໄຂການຕິດຕໍ່ ohmic ທີ່ດີທີ່ສຸດໃນອຸປະກອນພະລັງງານ Ga2O3.

ຮູບທີ 10 ຮູບພາບ AFM ຂອງ Si doped Ga2O3

3.5 ວິທີການ MIST-CVD
MIST-CVD ແມ່ນເທັກໂນໂລຍີການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຮູບເງົາບາງໆທີ່ຂ້ອນຂ້າງງ່າຍດາຍ ແລະ ຄຸ້ມຄ່າ. ວິທີການ CVD ນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບປະຕິກິລິຍາຂອງການສີດຢາຄາຣະວາທີ່ມີປະລໍາມະນູໃສ່ຊັ້ນໃຕ້ດິນເພື່ອບັນລຸການຊຶມເຊື້ອຂອງຮູບເງົາບາງໆ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມາຮອດປັດຈຸບັນ, Ga2O3 ທີ່ປູກໂດຍໃຊ້ mist CVD ຍັງຂາດຄຸນສົມບັດໄຟຟ້າທີ່ດີ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ພື້ນທີ່ຫຼາຍສໍາລັບການປັບປຸງແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບໃນອະນາຄົດ.