2. Tkabbir epitassjali ta 'film irqiq
Is-sottostrat jipprovdi saff ta 'appoġġ fiżiku jew saff konduttiv għal apparati ta' enerġija Ga2O3. Is-saff importanti li jmiss huwa s-saff tal-kanal jew is-saff epitassjali użat għar-reżistenza tal-vultaġġ u t-trasport tat-trasportatur. Sabiex tiżdied il-vultaġġ tat-tqassim u titnaqqas ir-reżistenza tal-konduzzjoni, il-ħxuna kontrollabbli u l-konċentrazzjoni tad-doping, kif ukoll l-aħjar kwalità tal-materjal, huma xi prerekwiżiti. Saffi epitassjali Ga2O3 ta 'kwalità għolja huma tipikament depożitati bl-użu ta' epitassi tar-raġġ molekulari (MBE), depożizzjoni tal-fwar kimiku organiku tal-metall (MOCVD), depożizzjoni tal-fwar tal-alid (HVPE), depożizzjoni tal-laser pulsat (PLD), u tekniki ta 'depożizzjoni bbażati fuq iċ-ċpar CVD.
Tabella 2 Xi teknoloġiji epitassjali rappreżentattivi
2.1 Metodu MBE
It-teknoloġija MBE hija magħrufa għall-kapaċità tagħha li tikber films β-Ga2O3 ta 'kwalità għolja u mingħajr difetti b'doping tat-tip n kontrollabbli minħabba l-ambjent ta' vakwu ultra-għoli u l-purità għolja tal-materjal. Bħala riżultat, saret waħda mit-teknoloġiji ta 'depożizzjoni ta' film irqiq β-Ga2O3 l-aktar studjati u potenzjalment ikkummerċjalizzati. Barra minn hekk, il-metodu MBE ipprepara wkoll b'suċċess saff ta 'film irqiq ta' eterostruttura β-(AlXGa1-X) 2O3/Ga2O3 ta 'kwalità għolja u b'doped baxx. MBE jista 'jissorvelja l-istruttura tal-wiċċ u l-morfoloġija f'ħin reali bi preċiżjoni ta' saff atomiku billi juża diffrazzjoni ta 'elettroni ta' enerġija għolja ta 'rifless (RHEED). Madankollu, films β-Ga2O3 imkabbra bl-użu tat-teknoloġija MBE għadhom jiffaċċjaw ħafna sfidi, bħal rata ta 'tkabbir baxxa u daqs żgħir tal-film. L-istudju sab li r-rata ta 'tkabbir kienet fl-ordni ta' (010)>(001)>(−201)>(100). Taħt kundizzjonijiet kemmxejn sinjuri ta 'Ga ta' 650 sa 750 ° C, β-Ga2O3 (010) juri tkabbir ottimali b'wiċċ lixx u rata ta 'tkabbir għolja. Bl-użu ta 'dan il-metodu, l-epitassija β-Ga2O3 inkisbet b'suċċess b'ħruxija RMS ta' 0.1 nm. β-Ga2O3 F'ambjent b'ħafna Ga, films MBE mkabbra f'temperaturi differenti huma murija fil-figura. Novel Crystal Technology Inc ipproduċiet b'suċċess epitassjali wejfers β-Ga2O3MBE ta '10 × 15mm2. Huma jipprovdu substrati ta 'kristall wieħed orjentati lejn β-Ga2O3 ta' kwalità għolja (010) bi ħxuna ta '500 μm u XRD FWHM taħt 150 sekonda ta' ark. Is-sottostrat huwa drogat Sn jew doped Fe. Is-sottostrat konduttiv drogat bl-Sn għandu konċentrazzjoni ta 'doping ta' 1E18 sa 9E18cm-3, filwaqt li s-substrat semi-insulanti ddopat bil-ħadid għandu resistività ogħla minn 10E10 Ω ċm.
2.2 Metodu MOCVD
MOCVD juża komposti organiċi tal-metall bħala materjali prekursuri biex jikber films irqaq, u b'hekk jikseb produzzjoni kummerċjali fuq skala kbira. Meta jikber Ga2O3 bl-użu tal-metodu MOCVD, trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) u Ga (dipentyl glycol formate) huma ġeneralment użati bħala s-sors Ga, filwaqt li H2O, O2 jew N2O jintużaw bħala sors ta 'ossiġnu. It-tkabbir bl-użu ta 'dan il-metodu ġeneralment jeħtieġ temperaturi għoljin (> 800 ° C). Din it-teknoloġija għandha l-potenzjal li tikseb konċentrazzjoni baxxa ta 'trasportatur u mobilità ta' l-elettroni b'temperatura għolja u baxxa, għalhekk hija ta 'sinifikat kbir għar-realizzazzjoni ta' apparati ta 'enerġija β-Ga2O3 ta' prestazzjoni għolja. Meta mqabbel mal-metodu ta 'tkabbir MBE, MOCVD għandu l-vantaġġ li jikseb rati ta' tkabbir għoljin ħafna ta 'films β-Ga2O3 minħabba l-karatteristiċi ta' tkabbir f'temperatura għolja u reazzjonijiet kimiċi.
Figura 7 Immaġini AFM β-Ga2O3 (010).
Figura 8 β-Ga2O3 Ir-relazzjoni bejn μand reżistenza tal-folja mkejla minn Hall u temperatura
2.3 Metodu HVPE
HVPE hija teknoloġija epitassjali matura u ġiet użata ħafna fit-tkabbir epitassjali ta 'semikondutturi komposti III-V. HVPE huwa magħruf għall-ispiża tal-produzzjoni baxxa tiegħu, ir-rata ta 'tkabbir mgħaġġel, u l-ħxuna għolja tal-film. Għandu jiġi nnutat li HVPEβ-Ga2O3 normalment juri morfoloġija tal-wiċċ mhux maħduma u densità għolja ta 'difetti tal-wiċċ u fosos. Għalhekk, il-proċessi kimiċi u mekkaniċi tal-illustrar huma meħtieġa qabel il-manifattura tal-apparat. It-teknoloġija HVPE għall-epitassija β-Ga2O3 normalment tuża GaCl u O2 gassużi bħala prekursuri biex tippromwovi r-reazzjoni f'temperatura għolja tal-matriċi (001) β-Ga2O3. Il-Figura 9 turi l-kundizzjoni tal-wiċċ u r-rata tat-tkabbir tal-film epitassjali bħala funzjoni tat-temperatura. F'dawn l-aħħar snin, Novel Crystal Technology Inc tal-Ġappun kisbet suċċess kummerċjali sinifikanti f'β-Ga2O3 homoepitaxial HVPE, bi ħxuna ta 'saff epitassjali ta' 5 sa 10 μm u daqsijiet ta 'wejfer ta' 2 u 4 pulzieri. Barra minn hekk, wejfers omoepitaxjali HVPE β-Ga2O3 ta '20 μm ħoxnin prodotti minn China Electronics Technology Group Corporation daħlu wkoll fl-istadju tal-kummerċjalizzazzjoni.
Figura 9 Metodu HVPE β-Ga2O3
2.4 Metodu PLD
It-teknoloġija PLD tintuża prinċipalment biex tiddepożita films ossidi kumplessi u eterostrutturi. Matul il-proċess tat-tkabbir tal-PLD, l-enerġija tal-fotoni hija akkoppjata mal-materjal fil-mira permezz tal-proċess tal-emissjoni tal-elettroni. B'kuntrast ma 'MBE, partiċelli tas-sors PLD huma ffurmati minn radjazzjoni tal-lejżer b'enerġija estremament għolja (> 100 eV) u sussegwentement depożitati fuq sottostrat imsaħħan. Madankollu, matul il-proċess tal-ablazzjoni, xi partiċelli ta 'enerġija għolja se jkollhom impatt dirett fuq il-wiċċ tal-materjal, u joħolqu difetti fil-punt u b'hekk inaqqsu l-kwalità tal-film. Simili għall-metodu MBE, RHEED jista 'jintuża biex jimmonitorja l-istruttura tal-wiċċ u l-morfoloġija tal-materjal f'ħin reali matul il-proċess ta' depożizzjoni PLD β-Ga2O3, li jippermetti lir-riċerkaturi jiksbu informazzjoni dwar it-tkabbir b'mod preċiż. Il-metodu PLD huwa mistenni li jikber films β-Ga2O3 konduttivi ħafna, li jagħmilha soluzzjoni ta 'kuntatt ohmiku ottimizzat f'apparat ta' enerġija Ga2O3.
Figura 10 Immaġini AFM ta 'Ga2O3 drogat Si
2.5 Metodu MIST-CVD
MIST-CVD hija teknoloġija ta 'tkabbir ta' film irqiq relattivament sempliċi u kost-effettiva. Dan il-metodu CVD jinvolvi r-reazzjoni ta 'bexx ta' prekursur atomizzat fuq sottostrat biex tinkiseb depożizzjoni ta 'film irqiq. Madankollu, s'issa, Ga2O3 imkabbar bl-użu taċ-ċpar CVD għadu nieqes minn proprjetajiet elettriċi tajbin, li jħalli ħafna lok għal titjib u ottimizzazzjoni fil-futur.
Ħin tal-post: Mejju-30-2024