آڪسائيڊ ٿيل اسٽينڊ گرين ۽ ايپيٽڪسيل ترقي ٽيڪنالاجي-Ⅱ

2. Epitaxial پتلي فلم جي واڌ

Substrate Ga2O3 پاور ڊوائيسز لاء جسماني سپورٽ پرت يا conductive پرت مهيا ڪري ٿو. ايندڙ اهم پرت چينل پرت يا epitaxial پرت آهي جيڪو وولٹیج جي مزاحمت ۽ ڪيريئر ٽرانسپورٽ لاءِ استعمال ٿيندو آهي. بريڪ ڊائون وولٽيج کي وڌائڻ لاءِ ۽ ڪنڪشن جي مزاحمت کي گھٽ ڪرڻ لاءِ، ڪنٽرول لائق ٿلهي ۽ ڊاپنگ ڪنسنٽريشن، گڏوگڏ بهترين مواد جي معيار، ڪجهه شرط آهن. اعليٰ معيار جي Ga2O3 epitaxial تہه عام طور تي ماليڪيولر بيم epitaxy (MBE)، ميٽيل آرگنڪ ڪيميڪل وانپ ڊيپوزيشن (MOCVD)، halide vapor deposition (HVPE)، pulsed laser deposition (PLD)، ۽ fog CVD جي بنياد تي جمع ڪرڻ واري ٽيڪنڪ استعمال ڪندي جمع ٿيل آهن.

جدول 2 ڪجھ نمائندو ايپيٽيڪسيل ٽيڪنالاجيون

2.1 MBE طريقو

ايم بي اي ٽيڪنالاجي پنهنجي اعليٰ معيار، عيب کان پاڪ β-Ga2O3 فلمن کي وڌائڻ جي صلاحيت لاءِ مشهور آهي ان جي الٽرا هاءِ ويڪيوم ماحول ۽ اعليٰ مواد جي پاڪيزگي جي ڪري ڪنٽرولبل اين-قسم ڊاپنگ سان. نتيجي طور، اهو سڀ کان وڏي پيماني تي اڀياس ۽ امڪاني طور تي تجارتي β-Ga2O3 پتلي فلم جمع ڪرڻ واري ٽيڪنالاجيز مان هڪ بڻجي چڪو آهي. ان کان علاوه، ايم بي اي جو طريقو پڻ ڪاميابي سان تيار ڪيو ويو هڪ اعلي معيار، گهٽ-ڊاپڊ هيٽرو اسٽريچر β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 پتلي فلم پرت. ايم بي اي ريفريڪشن هاءِ انرجي اليڪٽران ڊفرڪشن (RHEED) استعمال ڪندي حقيقي وقت ۾ ايٽمي پرت جي درستي سان سطح جي ساخت ۽ مورفولوجي جي نگراني ڪري سگهي ٿو. بهرحال، MBE ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي β-Ga2O3 فلمون اڃا تائين ڪيترن ئي چئلينجن کي منهن ڏين ٿيون، جهڙوڪ گهٽ ترقي جي شرح ۽ ننڍي فلم جي سائيز. مطالعي مان معلوم ٿيو ته ترقي جي شرح (010)> (001)> (−201)> (100) جي ترتيب ۾ هئي. 650 کان 750 ڊگري سينٽي گريڊ جي ٿوري گائا سان مالا مال حالتن ۾، β-Ga2O3 (010) هڪ هموار مٿاڇري ۽ اعلي واڌ جي شرح سان بهترين واڌ ڏيکاري ٿو. هن طريقي کي استعمال ڪندي، β-Ga2O3 epitaxy ڪاميابيءَ سان حاصل ڪئي وئي 0.1 nm جي RMS بيڪاريءَ سان. β-Ga2O3 هڪ گا-امير ماحول ۾، مختلف درجه حرارت تي پيدا ٿيندڙ MBE فلمون شڪل ۾ ڏيکاريل آهن. ناول ڪرسٽل ٽيڪنالاجي Inc. ڪاميابيءَ سان 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE ويفرز تيار ڪري چڪو آهي. اهي 500 μm جي ٿلهي ۽ 150 آرڪ سيڪنڊن کان هيٺ XRD FWHM سان اعليٰ معيار (010) مبني β-Ga2O3 سنگل ڪرسٽل سبسٽرا مهيا ڪن ٿا. سبسٽريٽ Sn doped يا Fe doped آهي. Sn-doped conductive substrate ۾ 1E18 کان 9E18cm−3 تائين ڊوپنگ ڪنسنٽريشن ھوندي آھي، جڏھن ته لوھ-ڊوپڊ نيم انسوليٽنگ سبسٽرٽ ۾ 10E10 Ω cm کان وڌيڪ مزاحمتي ھوندي آھي.

2.2 MOCVD طريقو

MOCVD ڌاتو نامياتي مرکبات استعمال ڪري ٿو اڳوڻن مواد جي طور تي پتلي فلمن کي وڌائڻ لاء، انهي سان گڏ وڏي پيماني تي تجارتي پيداوار حاصل ڪري ٿي. جڏهن وڌندي Ga2O3 MOCVD طريقي سان استعمال ڪندي، trimethylgallium (TMGa)، triethylgallium (TEGa) ۽ Ga (dipentyl glycol فارميٽ) عام طور تي Ga ماخذ طور استعمال ٿيندا آهن، جڏهن ته H2O، O2 يا N2O استعمال ٿيندا آهن آڪسيجن جو ذريعو. هن طريقي کي استعمال ڪندي واڌارو عام طور تي اعلي درجه حرارت (> 800 ° C) جي ضرورت آهي. هن ٽيڪنالاجي ۾ گهٽ ڪيريئر ڪنسنٽريشن ۽ اعليٰ ۽ گهٽ درجه حرارت اليڪٽران موبليٽي حاصل ڪرڻ جي صلاحيت آهي، تنهن ڪري اها اعليٰ ڪارڪردگي β-Ga2O3 پاور ڊوائيسز جي حاصلات لاءِ وڏي اهميت رکي ٿي. MBE جي ترقي جي طريقي جي مقابلي ۾، MOCVD کي β-Ga2O3 فلمن جي تمام اعلي ترقي جي شرح حاصل ڪرڻ جو فائدو آھي، ڇاڪاڻ ته اعلي درجه حرارت جي واڌ ۽ ڪيميائي رد عمل جي خاصيتن جي ڪري.

شڪل 7 β-Ga2O3 (010) AFM تصوير

شڪل 8 β-Ga2O3 هال ۽ گرمي پد سان ماپيل μ ۽ شيٽ جي مزاحمت جي وچ ۾ تعلق

2.3 HVPE طريقو

HVPE هڪ بالغ epitaxial ٽيڪنالاجي آهي ۽ وڏي پيماني تي III-V مرڪب سيمي ڪنڊڪٽرز جي epitaxial ترقي ۾ استعمال ڪيو ويو آهي. HVPE ان جي گهٽ پيداوار جي قيمت، تيز ترقي جي شرح، ۽ اعلي فلم جي ٿلهي لاء مشهور آهي. اهو نوٽ ڪيو وڃي ٿو ته HVPEβ-Ga2O3 عام طور تي خراب سطح جي مورفولوجي ۽ مٿاڇري جي خرابين ۽ کڏن جي اعلي کثافت ڏيکاري ٿو. تنهن ڪري، ڊوائيس ٺاهڻ کان پهريان ڪيميائي ۽ ميڪيڪل پالش ڪرڻ جي عمل جي ضرورت آهي. β-Ga2O3 epitaxy لاءِ HVPE ٽيڪنالاجي عام طور تي (001) β-Ga2O3 ميٽرڪس جي تيز درجه حرارت جي رد عمل کي فروغ ڏيڻ لاءِ گيسيس GaCl ۽ O2 کي اڳوڻن طور استعمال ڪري ٿي. شڪل 9 ڏيکاري ٿو مٿاڇري جي حالت ۽ epitaxial فلم جي واڌ جي شرح کي درجه حرارت جي ڪم جي طور تي. تازن سالن ۾، جاپان جي ناول ڪرسٽل ٽيڪنالاجي Inc. HVPE homoepitaxial β-Ga2O3 ۾ اهم تجارتي ڪاميابي حاصل ڪئي آهي، 5 کان 10 μm جي epitaxial پرت جي ٿلهي ۽ 2 ۽ 4 انچ جي ويفر جي سائيز سان. ان کان علاوه، چين اليڪٽرانڪس ٽيڪنالاجي گروپ ڪارپوريشن پاران تيار ڪيل 20 μm ٿلهي HVPE β-Ga2O3 homoepitaxial wafers پڻ ڪمرشلائيزيشن اسٽيج ۾ داخل ٿي چڪا آهن.

شڪل 9 HVPE طريقو β-Ga2O3

2.4 PLD طريقو

PLD ٽيڪنالاجي بنيادي طور تي پيچيده آڪسائيڊ فلمن ۽ heterostructures جمع ڪرڻ لاء استعمال ڪيو ويندو آهي. PLD جي واڌ جي عمل دوران، فوٽوان توانائي کي اليڪٽران جي اخراج جي عمل ذريعي ٽارگيٽ مواد سان ملائي ويندي آهي. MBE جي ابتڙ، PLD ماخذ ذرات ليزر تابڪاري سان انتهائي تيز توانائي (> 100 eV) سان ٺاهيا ويندا آهن ۽ بعد ۾ هڪ گرم سبسٽريٽ تي جمع ڪيا ويندا آهن. بهرحال، ختم ٿيڻ واري عمل دوران، ڪجهه تيز توانائي وارا ذرات سڌو سنئون مواد جي سطح تي اثر انداز ڪندا، نقطي نقص پيدا ڪندي ۽ اهڙيء طرح فلم جي معيار کي گهٽائي ڇڏيندو. MBE طريقي سان ملندڙ جلندڙ، RHEED استعمال ڪري سگھجي ٿو مواد جي سطح جي جوڙجڪ ۽ مورفولوجي کي اصل وقت ۾ PLD β-Ga2O3 جمع ڪرڻ واري عمل دوران، تحقيق ڪندڙن کي صحيح طور تي ترقي جي معلومات حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي. PLD طريقي جي توقع ڪئي وئي آهي ته تيز conductive β-Ga2O3 فلمون وڌندي، ان کي Ga2O3 پاور ڊوائيسز ۾ هڪ بهتر اوهمڪ رابطي جو حل ٺاهيندي.

تصوير 10 AFM تصوير Si doped Ga2O3 جي

2.5 MIST-CVD طريقو

MIST-CVD هڪ نسبتاً سادو آهي ۽ قيمتي-مؤثر پتلي فلم جي واڌ ويجهه واري ٽيڪنالاجي. هن CVD طريقي ۾ ٿلهي فلم جي جمع حاصل ڪرڻ لاءِ سبسٽرٽ تي ايٽمائزڊ اڳڪٿي کي اسپري ڪرڻ جو رد عمل شامل آهي. تنهن هوندي، اڃا تائين، غلط CVD استعمال ڪندي وڌايل Ga2O3 اڃا تائين سٺي برقي ملڪيتن جي کوٽ ناهي، جيڪا مستقبل ۾ بهتري ۽ اصلاح لاءِ ڪافي ڪمرو ڇڏي ٿي.