Kua aro nuitia te mokowhiti a-whanui (WBG) e tohuhia ana e te carbide silicon (SiC) me te gallium nitride (GaN). He nui nga tumanako a nga tangata mo te tono mo te carbide silicon i roto i nga waka hiko me nga matiti hiko, me nga tumanakohanga tono o te gallium nitride i te utu tere. I nga tau tata nei, he nui te ahunga whakamua o nga rangahau mo te Ga2O3, AlN me nga rawa taimana, na te mea ko nga rauemi semiconductor ultra-wide bandgap te arotahi. I roto i a raatau, ko te gallium oxide (Ga2O3) he rauemi semiconductor ultra-wide-bandgap kua puta ake me te mokowhiti roopu o te 4.8 eV, ko te kaha o te waahi pakaruhanga whakaaro nui mo te 8 MV cm-1, he tere waiwai o te 2E7cm s-1, me te take kounga Baliga teitei o 3000, e aro nui ana ki te waahi o te ngaohiko teitei me te hiko hiko teitei.
1. Ko nga ahuatanga o nga taonga o te galium oxide
Ko te Ga2O3 he aputa roopu nui (4.8 eV), e tika ana kia tutuki i a ia nga ngaohiko whakaahuru teitei me nga kaha kaha teitei, a ka whai waahi pea mo te urutau ngaohiko teitei me te iti o te parenga, ka noho hei kaupapa rangahau o naianei. I tua atu, ehara i te mea he tino pai nga taonga a Ga2O3, engari he maha nga momo hangarau doping momo-n ngawari te whakarite, tae atu ki te tipu o te taputapu utu iti me nga hangarau epitaxy. I tenei wa, e rima nga waahanga karaihe rereke kua kitea i Ga2O3, tae atu ki nga wahanga corundum (α), monoclinic (β), spinel hapa (γ), cubic (δ) me nga wahanga orthorhombic (ɛ). Ko te whakapumautanga o te waiariki, he raupapa, γ, δ, α, ɛ, me te β. He mea tika kia mohio ko te monoclinic β-Ga2O3 te mea tino pumau, ina koa i nga waahi teitei, ko etahi atu waahanga he metastable i runga ake i te pāmahana rūma me te huri ki te waahanga β i raro i nga tikanga waiariki motuhake. Na reira, ko te whakawhanaketanga o nga taputapu β-Ga2O3 kua waiho hei kaupapa nui i roto i te waahanga hiko hiko i nga tau tata nei.
Ripanga 1 Te whakatairitetanga o etahi tawhā rauemi semiconductor
Ko te hanganga karaihe o te monoclinicβ-Ga2O3 e whakaatuhia ana i te Ripanga 1. Kei roto i ona tawhā reanga a = 12.21 Å, b = 3.04 Å, c = 5.8 Å, me β = 103.8°. Kei te pūtau waeine o Ga(I) ngota me te ruruku tetrahedral miro me nga ngota Ga(II) me te ruruku octahedral. E toru nga whakaritenga rereke o nga ngota hāora i roto i te rarangi "putoru miro", tae atu ki nga ngota O(I) me te O(II) tapatoru me te ngota O(III) tetrahedraly. Ko te huinga o enei momo ruruku ngota e rua ka arahi ki te anisotropy o te β-Ga2O3 me nga ahuatanga motuhake i roto i te ahupūngao, te waikura matū, te optics me te hikohiko.
Whakaatu 1 Te hoahoa hoahoa o te karaihe monoclinic β-Ga2O3
Mai i te tirohanga o te ariā roopu hiko, ko te uara iti rawa o te roopu kawe o te β-Ga2O3 ka ahu mai i te ahua o te kaha e rite ana ki te 4s0 hybrid orbit o te Ga atom. Ko te rerekētanga pūngao i waenga i te uara iti o te roopu kawe me te taumata pūngao korehau (te hiko hononga hiko) ka ine. he 4ev. Ko te papatipu irahiko whaihua o te β-Ga2O3 ka inehia hei 0.28–0.33 me te pai o te kawe hiko. Heoi ano, ko te morahi o te roopu valence e whakaatu ana i te anau Ek papaku me te kopikopiko tino iti me nga orbital O2p tino rohe, e tohu ana he hohonu te waahi o nga rua. Ko enei ahuatanga he wero nui ki te whakatutuki i te doping momo-p i roto i te β-Ga2O3. Ahakoa ka taea te mahi doping momo-P, ka noho tonu te poka μ ki te taumata tino iti. 2. Te tipu o te nuinga o te gallium oxide kotahi tioata I tenei wa, ko te tikanga tipu o te β-Ga2O3 te nuinga o te taputapu karaihe kotahi ko te nuinga o te tikanga toia karaihe, penei i te Czochralski (CZ), te tikanga whangai kiriata angiangi kua tautuhia (Edge -Defined film-fed). , EFG), Bridgman (Rtical or horizontal Bridgman, HB or VB) me te hangarau rohe mānu (rohe mānu, FZ). I roto i nga tikanga katoa, ko nga tikanga whangai kiriata angiangi me Czochralski kua tautuhia e te taha ko nga huarahi tino pai mo te hanga papatipu o nga angiangi β-Ga 2O3 a meake nei, na te mea ka taea e ratou te whakatutuki i nga pukapuka nui me te iti o te koha. I tenei wa, kua mohio te Hangarau Crystal Novel a Japan i tetahi matrix arumoni mo te tipu rewa β-Ga2O3.
2.1 Tikanga Czochralski
Ko te maataapono o te tikanga Czochralski ka hipokina te paparanga kakano i te tuatahi, katahi ka ata toia te karaihe kotahi mai i te rewa. Ko te tikanga Czochralski he mea nui ake mo te β-Ga2O3 na te whai hua o te utu, te rahi o te rahi, me te tipu o te tiipiri karaihe teitei. Heoi, na te taumahatanga o te waiariki i te wa e tipu ana te pāmahana-nui o Ga2O3, ka puta te whakaetonga o nga tioata kotahi, nga mea whakarewa, me te kino o te Ir crucible. He hua tenei na te uaua ki te whakatutuki i te doping momo n iti i Ga2O3. Ko te whakauru i te nui o te hāora ki roto i te hau tipu tetahi huarahi hei whakaoti i tenei raru. Na roto i te arotautanga, 2-inihi β-Ga2O3-kounga teitei me te awhe kukū irahiko kore utu o 10^16~10^19 cm-3 me te kiato irahiko teitei o te 160 cm2/Vs kua angitu te whakatipuria e te tikanga Czochralski.
Whakaatu 2 Ko te karaihe kotahi o te β-Ga2O3 i whakatipuhia e te tikanga Czochralski
2.2 Tikanga kai kiriata kua tautuhia e te taha
Ko te tikanga whangai kiriata angiangi kua tautuhia e te taha ka kiia ko te tino kaiwhakataetae mo te hanga arumoni o nga taonga karaihe Ga2O3-nui. Ko te maataapono o tenei tikanga ko te tuu i te whakarewa ki roto i te pokepokea ai me te waahi kapi, ka piki te whakarewa ki te pokepokea ai ma te mahi kapi. I runga, ka puta he kiriata angiangi, ka horapa ki nga taha katoa i te wa e whakaawehia ana e te karaihe kakano. I tua atu, ka taea te whakahaere i nga taha o runga o te pokepokea ai ki te whakaputa tioata i roto i nga tawerewere, ngongo, i tetahi ahuahanga e hiahiatia ana. Ko te tikanga whangai kiriata angiangi kua tautuhia o te taha o Ga2O3 e whakarato ana i nga reiti tipu tere me nga diameter nui. Ko te Whakaahua 3 e whakaatu ana i te hoahoa o te karaihe kotahi β-Ga2O3. I tua atu, i runga i te rahi o te rahi, ko nga taputapu 2-inihi me te 4-inihi β-Ga2O3 me te tino marama me te riterite kua hokohokohia, i te wa e whakaatuhia ana te taputapu 6-inihi i roto i te rangahau mo te hokohoko a meake nei. Ina tata nei, kua watea mai nga rawa porowhita kotahi-kiriata nui me te (−201). I tua atu, ko te β-Ga2O3 te tikanga kai kiriata kua tautuhia e te taha e whakatairanga ana i te doping o nga mea whakarewa whakawhiti, ka taea te rangahau me te whakarite o Ga2O3.
Whakaahua 3 β-Ga2O3 karaihe kotahi i whakatipuhia e te tikanga whangai kiriata kua tautuhia
2.3 tikanga Bridgeman
I roto i te tikanga Bridgeman, ka hangaia nga tioata i roto i te ipu ka neke haere ma te rōnaki pāmahana. Ka taea te mahi i roto i te whakatakotoranga whakapae, poutū ranei, ko te nuinga o te waa ma te whakamahi i te ipu hurihuri. He mea tika kia mohio ko tenei tikanga ka taea te whakamahi i nga kakano karaihe, kaore ranei. Ko nga kaiwhakahaere Bridgman tuku iho kaore he tirohanga tika mo te whakarewatanga me te tipu karaihe me te whakahaere i te pāmahana me te tino tika. Ko te tikanga Bridgman poutū e tino whakamahia ana mo te tipu o te β-Ga2O3 me te mohio mo tona kaha ki te tipu i roto i te taiao hau. I roto i te tukanga whakatipu tikanga Bridgman poutū, ko te tapeke o te ngaronga papatipu o te rewa me te parapara kei raro iho i te 1%, ka taea te tipu o nga tioata kotahi β-Ga2O3 nui me te iti o te mate.
Whakaatu 4 Ko te karaihe kotahi o te β-Ga2O3 i whakatipuhia e te tikanga Bridgeman
2.4 Tikanga rohe rere
Ko te tikanga o te rohe maanu ka whakatau i te raru o te poke o te karaehe na roto i nga rawa whakaraerae me te whakaheke i nga utu nui e pa ana ki nga parapara infrared aatete teitei. I roto i tenei tukanga tipu, ka taea te whakamahana i te rewa i te rama kaore i te puna RF, na reira ka ngawari nga whakaritenga mo nga taputapu tipu. Ahakoa ko te ahua me te kounga o te karaihe o te β-Ga2O3 i whakatipuhia e te tikanga rohe maanu kaore ano kia tino pai, ka whakatuwherahia e tenei tikanga he tikanga pai mo te whakatipu β-Ga2O3 tino parakore ki roto i nga tioata kotahi e pai ana ki te putea.
Whakaahua 5 β-Ga2O3 karaihe kotahi i whakatipuhia e te tikanga rohe maanu.
Te wa tuku: Mei-30-2024