پراخه bandgap (WBG) سیمیک کنډکټرونه چې د سیلیکون کاربایډ (SiC) او ګیلیم نایټرایډ (GaN) لخوا نمایش کیږي پراخه پاملرنه ترلاسه کړې. خلک په بریښنایی وسایطو او بریښنا ګریډونو کې د سیلیکون کاربایډ غوښتنلیک امکاناتو او همدارنګه په ګړندي چارج کولو کې د ګیلیم نایټریډ غوښتنلیک امکاناتو لپاره لوړې تمې لري. په دې وروستیو کلونو کې، د Ga2O3، AlN او د الماس موادو په اړه څیړنې د پام وړ پرمختګ کړی، د الټرا وایډ بانډګاپ سیمیکمډکټر توکي د پاملرنې تمرکز کوي. د دوی په منځ کې، ګیلیم اکسایډ (Ga2O3) یو راڅرګندیدونکی الټرا-وایډ-بنډګاپ سیمیکمډکټر مواد دی چې د 4.8 eV بډ ګپ سره، د نظري مهم ماتولو ساحې ځواک شاوخوا 8 MV cm-1، د سنتریشن سرعت شاوخوا 2E7cm s-1، او د 3000 لوړ بالیګا کیفیت فکتور، په پراخه کچه ترلاسه کول د لوړ ولتاژ او لوړ فریکونسۍ بریښنا بریښنایی برخو کې پاملرنه.
1. د ګیلیم اکسایډ مواد ځانګړتیاوې
Ga2O3 یو لوی بانډ ګیپ (4.8 eV) لري، تمه کیږي چې دواړه لوړ ولتاژ او لوړ بریښنا وړتیاوې ترلاسه کړي، او کولی شي په نسبتا ټیټ مقاومت کې د لوړ ولتاژ تطابق وړتیا ولري، دا د اوسني څیړنې تمرکز کوي. سربیره پردې ، Ga2O3 نه یوازې عالي مادي ملکیتونه لري ، بلکه مختلف ډولونه په اسانۍ سره د تنظیم وړ n-type ډوپینګ ټیکنالوژي هم چمتو کوي ، په بیله بیا د ټیټ لګښت سبسټریټ وده او ایپیټیکسي ټیکنالوژي. تر اوسه پورې، په Ga2O3 کې پنځه مختلف کرسټال مرحلې کشف شوي، په شمول د کورنډم (α)، مونوکلینیک (β)، ضعیف اسپینیل (γ)، کیوبیک (δ) او اورتورومبیک (ɛ) پړاوونه. ترموډینامیک ثباتونه په ترتیب سره، γ، δ، α، ɛ، او β دي. د یادولو وړ ده چې مونوکلینیک β-Ga2O3 خورا باثباته دی، په ځانګړې توګه په لوړه تودوخه کې، پداسې حال کې چې نور پړاوونه د خونې د تودوخې څخه لوړ دي او د ځانګړو تودوخې شرایطو لاندې β پړاو ته بدلون ورکوي. له همدې امله ، د β-Ga2O3 پراساس وسیلو پراختیا په وروستیو کلونو کې د بریښنا بریښنایی ډګر کې لوی تمرکز شوی.
جدول 1 د ځینو سیمی کنډکټر موادو پیرامیټونو پرتله کول
د monoclinicβ-Ga2O3 کرسټال جوړښت په جدول 1 کې ښودل شوی. د دې جال پیرامیټرونه شامل دي a = 12.21 Å، b = 3.04 Å، c = 5.8 Å، او β = 103.8°. د واحد حجره د Ga(I) اتومونو څخه جوړه ده چې د تیترهیدرال همغږي سره او Ga (II) اتومونه د اوکټاډرال همغږي سره. په "متوجه مکعب" صف کې د اکسیجن اتومونو درې مختلف ترتیبونه شتون لري، پشمول دوه مثلث همغږي شوي O(I) او O(II) اتومونه او یو tetrahedraally همغږي O(III) اتومونه. د دې دوه ډوله اتومي همغږۍ ترکیب د β-Ga2O3 د انیسوټروپي لامل کیږي چې په فزیک، کیمیاوي مسیر، نظریاتو او برقیاتو کې ځانګړي ځانګړتیاوې لري.
شکل 1 د مونوکلینیک β-Ga2O3 کرسټال سکیماتیک ساختماني ډیاګرام
د انرژی بانډ تیورۍ له نظره، د β-Ga2O3 د کنډکشن بینډ لږترلږه ارزښت د انرژی حالت څخه اخیستل شوی چې د Ga اتوم د 4s0 هایبرډ مدار سره مطابقت لري. د کنډکشن بینډ لږترلږه ارزښت او د ویکیوم انرژی لیول (د الکترون انرژی انرژی) ترمنځ د انرژی توپیر اندازه کیږي. 4 eV دی. د β-Ga2O3 اغیزمن الکترون ډله د 0.28-0.33 می په توګه اندازه کیږي او د هغې د منلو وړ بریښنایی چالکتیا. په هرصورت، د والینس بانډ اعظمي حد د خورا ټیټ منحل کیدو او په قوي توګه ځایی شوي O2p orbitals سره یو ټیټ Ek وکر ښیې ، دا وړاندیز کوي چې سوري ژور ځایي شوي دي. دا ځانګړتیاوې په β-Ga2O3 کې د p-ډول ډوپینګ ترلاسه کولو لپاره لوی ننګونه رامینځته کوي. حتی که د P-ډول ډوپینګ ترلاسه شي، سوراخ μ په خورا ټیټه کچه پاتې کیږي. 2. د بلک ګیلیم اکسایډ واحد کرسټال وده تر دې دمه د β-Ga2O3 بلک واحد کرسټال سبسټریټ د ودې میتود په عمده ډول د کرسټال ایستلو میتود دی لکه Czochralski (CZ)، د څنډه ټاکل شوي پتلي فلم تغذیه کولو میتود (Edge-Defined film-fed) , EFG , Bridgman (rtical or horizontal Bridgman, HB یا VB) او د فلوټینګ زون (فلوټ زون، FZ) ټیکنالوژي. د ټولو میتودونو په مینځ کې، د Czochralski او د څنډه ټاکل شوي پتلي فلم تغذیه کولو میتودونه تمه کیږي چې په راتلونکي کې د β-Ga 2O3 ویفرونو د ډله ایز تولید لپاره ترټولو امید لرونکي لارې وي، ځکه چې دوی کولی شي په ورته وخت کې لوی حجم او د کم عیب کثافت ترلاسه کړي. تر اوسه پورې، د جاپان ناول کریسټال ټیکنالوژي د خټکي ودې β-Ga2O3 لپاره سوداګریز میټریکس احساس کړی.
1.1 د Czochralski میتود
د Czochralski میتود اصول دا دي چې د تخم طبقه لومړی پوښل کیږي، او بیا یو کرسټال په ورو ورو د خټکي څخه ایستل کیږي. د Czochralski میتود د β-Ga2O3 لپاره په زیاتیدونکي توګه مهم دی ځکه چې د لګښت اغیزمنتوب، لوی اندازې وړتیاوې، او د لوړ کرسټال کیفیت سبسټریټ وده. په هرصورت، د Ga2O3 د لوړې تودوخې ودې په جریان کې د تودوخې فشار له امله، د واحد کرسټال تبخیر، خټکي مواد، او Ir crucible ته زیان رسوي. دا په Ga2O3 کې د ټیټ n-ډول ډوپینګ ترلاسه کولو کې د ستونزو پایله ده. د ودې په فضا کې د اکسیجن مناسب مقدار معرفي کول د دې ستونزې د حل یوه لاره ده. د اصلاح کولو له لارې، د لوړ کیفیت 2 انچ β-Ga2O3 د وړیا الکترون غلظت سلسله 10^16~ 10^19 cm-3 او د اعظمي الکترون کثافت 160 cm2/Vs په بریالیتوب سره د Czochralski میتود لخوا وده شوې.
شکل 2 د β-Ga2O3 واحد کرسټال د Czochralski میتود لخوا کرل شوی
1.2 د څنډه ټاکل شوي فلم تغذیه کولو میتود
د څنډې ټاکل شوي پتلي فلم تغذیه کولو میتود د لوی ساحې Ga2O3 واحد کرسټال موادو سوداګریز تولید لپاره مخکښ کاندید ګڼل کیږي. د دې طریقې اصل دا دی چې خټکي د کیپیلري سلیټ سره په مولډ کې ځای په ځای کړي، او خټکي د کیپیلري عمل له لارې مولډ ته پورته کیږي. په پورتنۍ برخه کې، یو پتلی فلم جوړیږي او په ټولو لورو کې خپریږي پداسې حال کې چې د تخم کرسټال لخوا کریسټال کولو ته هڅول کیږي. سربیره پردې ، د مولډ پورتنۍ څنډې کنټرول کیدی شي ترڅو په فلیکسونو ، ټیوبونو یا کوم مطلوب جیومیټري کې کرسټال تولید کړي. د Ga2O3 څنډه ټاکل شوي پتلي فلم تغذیه کولو میتود د ګړندي ودې نرخ او لوی قطر چمتو کوي. 3 شکل د β-Ga2O3 واحد کرسټال ډیاګرام ښیې. برسېره پردې، د اندازې د اندازې له مخې، 2-انچ او 4-انچ β-Ga2O3 سبسټریټونه د غوره روڼتیا او یونیفورم سره سوداګریز شوي، پداسې حال کې چې د 6 انچ سبسټریټ د راتلونکي سوداګریز کولو لپاره په څیړنه کې ښودل شوي. په دې وروستیو کې، لوی سرکلر واحد کرسټال بلک مواد هم د (−201) لوري سره شتون لري. برسېره پردې، د β-Ga2O3 څنډه ټاکل شوي فلم تغذیه کولو طریقه هم د لیږد فلزي عناصرو ډوپینګ هڅوي، د Ga2O3 څیړنه او چمتو کول ممکنه کوي.
شکل 3 β-Ga2O3 واحد کرسټال د څنډه ټاکل شوي فلم تغذیه کولو میتود لخوا کرل شوی
1.3 د برج مین طریقه
د برج مین میتود کې، کرسټالونه په کریسبل کې جوړ شوي چې په تدریجي ډول د تودوخې د درجې له لارې لیږدول کیږي. دا پروسه په افقی یا عمودی سمت کې ترسره کیدی شي، معمولا د څرخیدونکي کروسیبل په کارولو سره. دا د یادونې وړ ده چې دا طریقه ممکن د کرسټال تخمونو څخه کار واخلي یا نه. دودیز بریګمن چلونکي د خټکي او کرسټال ودې پروسې مستقیم لید نه لري او باید د تودوخې درجه د لوړ دقیقیت سره کنټرول کړي. د عمودی برجمین میتود په عمده توګه د β-Ga2O3 د ودې لپاره کارول کیږي او په هوا چاپیریال کې د ودې وړتیا لپاره پیژندل کیږي. د عمودی برجمین میتود د ودې پروسې په جریان کې، د خټکي او کروسیبل ټول ډله ایز ضایع د 1٪ څخه کم ساتل کیږي، د لوی β-Ga2O3 واحد کرسټال وده د لږ زیان سره فعالوي.
شکل 4 د β-Ga2O3 واحد کرسټال چې د برج مین میتود لخوا کرل شوی
1.4 د فلوټینګ زون طریقه
د فلوټینګ زون میتود د کریسبل موادو لخوا د کرسټال ککړتیا ستونزه حل کوي او د لوړې تودوخې مقاومت لرونکي انفراریډ کروسیبلونو پورې اړوند لوړ لګښتونه کموي. د دې ودې پروسې په جریان کې ، خټکي د RF سرچینې پرځای د څراغ لخوا ګرم کیدی شي ، پدې توګه د ودې تجهیزاتو اړتیاوې ساده کوي. که څه هم د β-Ga2O3 شکل او د کریسټال کیفیت د فلوټینګ زون میتود لخوا کرل شوي لا تر اوسه غوره ندي، دا طریقه د بودیجې دوستانه واحد کرسټالونو کې د لوړ پاکوالي β-Ga2O3 وده کولو لپاره یو ژمن میتود پرانیزي.
شکل 5 β-Ga2O3 واحد کرسټال چې د تیرولو زون میتود لخوا کرل شوی.
د پوسټ وخت: می-30-2024