Wide bandgap (WBG) semiconductors o loʻo faʻatusalia e le silicon carbide (SiC) ma le gallium nitride (GaN) ua faʻasalalau lautele. E maualuga le faʻamoemoe o tagata mo le faʻaogaina o le silicon carbide i taʻavale eletise ma eletise eletise, faʻapea foʻi ma le faʻaogaina o le gallium nitride i le vave faʻatonuina. I tausaga talu ai nei, o suʻesuʻega i Ga2O3, AlN ma mea taimane ua faʻateleina le alualu i luma, ma avea ultra-lautele bandgap semiconductor mea e taulaʻi i ai. I totonu oi latou, o le gallium oxide (Ga2O3) o se mea faʻapipiʻi semiconductor ultra-lautele-bandgap faʻatasi ma le va o le 4.8 eV, o se faʻalavelave faʻalavelave faʻalavelave malosi o le fanua e tusa ma le 8 MV cm-1, o le saturation velocity e tusa ma le 2E7cm s-1, ma se tulaga maualuga Baliga tulaga lelei o le 3000, mauaina le gauai lautele i le tulaga o le eletise maualuga ma le tele o eletise eletise.
1. Gallium oxide uiga meafaitino
Ga2O3 o loʻo i ai se va tele (4.8 eV), e faʻamoemoe e ausia uma le maualuga o le malosi ma le malosi o le malosi, ma e mafai ona i ai le gafatia mo le faʻaogaina o le voltage maualuga i le maualalo o le tetee, ma avea ai ma taulaiga o suʻesuʻega o loʻo iai nei. E le gata i lea, o le Ga2O3 e le gata ina sili ona lelei meafaitino, ae o loʻo tuʻuina atu ai foʻi le tele o tekinolosi faʻaogaina o le n-type doping, faʻapea foʻi ma le faʻatupulaia o le substrate taugofie ma tekinolosi epitaxy. I le taimi nei, e lima vaega tioata eseese ua maua i Ga2O3, e aofia ai corundum (α), monoclinic (β), faʻaletonu spinel (γ), kupita (δ) ma orthorhombic (ɛ) vaega. O tulaga mautu o le thermodynamic e, i le faasologa, γ, δ, α, ɛ, ma le β. E taua le maitauina o le monoclinic β-Ga2O3 e sili ona mautu, aemaise lava i le maualuga o le vevela, ae o isi vaega e faʻafefeteina i luga aʻe o le vevela o le potu ma e foliga mai e suia i le vaega β i lalo o tulaga faʻapitoa. O le mea lea, o le atinaʻeina o masini faʻavae β-Ga2O3 ua avea ma taulaiga tele i le fanua o eletise eletise i tausaga talu ai nei.
Fuafuaga 1 Fa'atusatusaga o nisi vaega fa'ameamea semiconductor
O le fausaga tioata o le monoclinicβ-Ga2O3 o loʻo faʻaalia i le Laulau 1. O ona lattice parameters e aofia ai a = 12.21 Å, b = 3.04 Å, c = 5.8 Å, ma β = 103.8 °. O le iunite e aofia ai Ga(I) atoms ma mimilo tetrahedral coordination ma Ga(II) atoms ma octahedral faamaopoopoina. E tolu faatulagaga eseese o atoms okesene i totonu o le "kupita mimilo" array, e aofia ai le lua triangularly coordinated O(I) ma le O(II) atoms ma le tasi tetrahedral faamaopoopo O(III) atom. O le tuʻufaʻatasia o nei ituaiga e lua o le faʻamaopoopoina o atomic e taʻitaʻia ai le anisotropy o le β-Ga2O3 faʻatasi ai ma mea faʻapitoa i le fisiki, vailaʻau faʻamaʻi, optics ma le eletise.
Ata 1 Fa'ata'ita'iga fa'asologa o le monoclinic β-Ga2O3 tioata
Mai le va'aiga o le fa'aupuga o le malosi, o le tau maualalo o le fa'auluina o le β-Ga2O3 e maua mai i le tulaga malosi e fetaui ma le 4s0 hybrid orbit o le Ga atom. O le eseesega o le malosi i le va o le tau maualalo o le faʻaulu faʻaulu ma le maualuga ole malosi ole eletise (electron affinity energy) e fuaina. e 4ev. Ole tele eletise lelei ole β-Ga2O3 e fuaina ile 0.28-0.33 me ma lona fa'aeletoroni lelei. Ae ui i lea, o le maualuga o le valence band e faʻaalia ai le papaʻu Ek curvature ma le faʻaogaina malosi ole O2p orbitals, e faʻaalia ai o pu e loloto le faʻaogaina. O nei uiga o loʻo avea ma luʻitau tele e ausia ai le p-type doping i le β-Ga2O3. E tusa lava pe mafai ona ausia le P-type doping, o le pu μ e tumau pea i se tulaga maualalo. 2. Tuputupu ae o le tele gallium oxide tioata tasi E oʻo mai i le taimi nei, o le auala tuputupu aʻe o le β-Ga2O3 bulk single substrate tioata e tele lava tioata toso auala, e pei o Czochralski (CZ), auala fafaga ata manifinifi pito fafaga (Edge -Defined ata tifaga-fafagaina. , EFG), Bridgman (Rtical or horizontal Bridgman, HB or VB) ma sone opeopea (sone opeopea, FZ) tekinolosi. Faatasi ai ma metotia uma, o le Czochralski ma le faʻauigaina o mea manifinifi faʻataʻitaʻiga auala e faʻamoemoeina e avea ma auala sili ona lelei mo le tele o le gaosiga o β-Ga 2O3 wafers i le lumanaʻi, aua e mafai ona latou ausia i le taimi e tasi le tele o voluma ma le maualalo o le faaletonu. E o'o mai i le taimi nei, ua iloa e le Novel Crystal Technology a Iapani se matrix fa'apisinisi mo le fa'afefeteina o le tuputupu a'e β-Ga2O3.
1.1 Czochralski auala
O le mataupu faavae o le auala Czochralski o le faʻapipiʻiina muamua o le fatu fatu, ona toso ese ai lea o le tioata tasi mai le liusuavai. Ole auala Czochralski e fa'atuputeleina le taua mo le β-Ga2O3 ona o lona tau-lelei, lapopoa tele gafatia, ma maualuga tioata tulaga tuputupu ae substrate. Ae ui i lea, ona o le mamafa o le vevela i le taimi o le maualuga o le vevela o le Ga2O3, o le a tupu ai le faʻafefe o tioata tasi, mea faʻafefete, ma faʻaleagaina le Ir crucible. O se taunuuga lea o le faigata i le ausia o le maualalo o le n-type doping i Ga2O3. O le faʻaofiina o se aofaiga talafeagai o le okesene i totonu o le siosiomaga tuputupu aʻe o se tasi lea o auala e foia ai lenei faʻafitauli. E ala i le optimization, maualuga 2-inisi β-Ga2O3 faʻatasi ai ma se fua faʻatatau eletise eletise o le 10 ^ 16 ~ 10 ^ 19 cm-3 ma le maualuga eletise eletise o le 160 cm2 / Vs ua manuia faʻatupulaia e le Czochralski method.
Ata 2 tioata tasi o le β-Ga2O3 fa'atupuina ile auala Czochralski
1.2 Fa'ata'ita'iga fa'auiga ata fafaga auala
O le auala e fafagaina ai ata manifinifi e fa'atatau i le pito o lo'o manatu o le ta'ita'i fa'atauva'a mo le gaosiga fa'apisinisi o ga2O3 mea tioata ta'itasi. O le faʻavae o lenei metotia o le tuʻuina lea o le liusuavai i totonu o se faʻailoga faʻatasi ai ma se vaʻa capillary, ma o le faʻafefeteina e alu aʻe i luga o le faʻafefe e ala i gaioiga faʻasolosolo. I le pito i luga, o se ata manifinifi e fai ma sosolo i itu uma a'o fa'aosoina e fa'a tioata fatu. E le gata i lea, o pito o le pito i luga e mafai ona pulea e maua ai tioata i fasipepa, paipa, poʻo soʻo se geometry e manaʻomia. Ole auala e fafagaina ai ata manifinifi mata ole Ga2O3 e maua ai le saoasaoa o le tuputupu aʻe ma lapoa tetele. O le ata 3 o loʻo faʻaalia ai se ata o se tioata tasi β-Ga2O3. E le gata i lea, e tusa ai ma le fua tele, 2-inisi ma 4-inisi β-Ga2O3 substrates faʻatasi ai ma le manino lelei ma le tutusa ua faʻatautaia faʻatau, ae o le 6-inisi substrate o loʻo faʻaalia i suʻesuʻega mo fefaʻatauaʻiga i le lumanaʻi. Talu ai nei, ua maua ai fo'i mea fa'apipi'i fa'ato'a fa'a tioata ta'ito'atasi ma le (-201). E le gata i lea, o le β-Ga2O3 faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga faʻataʻitaʻiga auala e faʻaleleia ai foi le faʻaogaina o elemene uʻamea suiga, faia le suʻesuʻega ma le sauniuniga o le Ga2O3 e mafai.
Ata 3 β-Ga2O3 tioata tasi ua tupu e ala i le fa'ata'ita'iga o le fafaga ata
1.3 auala Bridgeman
I le auala Bridgeman, o tioata e fausia i totonu o se faʻamaʻi faʻasolosolo e faʻagasolo malie e ala i le vevela gradient. O le fa'agasologa e mafai ona fa'atino i se fa'ata'atiaga fa'alava po'o le tu'u sa'o, e masani lava ona fa'aogaina se fa'ato'aga fa'ata'amilo. E taua le matauina o lenei metotia e mafai pe le mafai foi ona faʻaaogaina fatu tioata. O le aufaipisinisi masani a Bridgman e leai se va'aiga sa'o o le liusuavai ma le fa'atupu tioata tioata ma e tatau ona pulea le vevela i le maualuga maualuga. Ole auala Bridgman tu'usaʻo e masani ona faʻaaogaina mo le tuputupu aʻe o le β-Ga2O3 ma e lauiloa mo lona mafai ona tupu i se siosiomaga ea. I le taimi o le faʻagasologa o le tuputupu aʻe o le auala Bridgman, o le aofaʻi o le gau o le liusuavai ma le faʻafefeteina o loʻo taofia i lalo ifo o le 1%, e mafai ai ona tuputupu aʻe β-Ga2O3 tioata taʻitasi ma sina gau.
Ata 4 tioata tasi o le β-Ga2O3 fa'atupuina e ala Bridgeman
1.4 Auala sone opeopea
Ole auala fa'afefeteina e fo'ia ai le fa'afitauli o le fa'aleagaina o tioata e mea fa'atau ma fa'aitiitia ai le tau maualuga e feso'ota'i ma fa'amaualuga infrared tete'e maualuga. I le faagasologa o lenei tuputupu aʻe, o le liusuavai e mafai ona faʻamafanafanaina e se moli nai lo se puna RF, ma faʻafaigofie ai manaʻoga mo meafaigaluega tuputupu aʻe. E ui o le foliga ma le tulaga tioata o le β-Ga2O3 o loʻo faʻatupuina i le auala faʻafefeteina e leʻo sili ona lelei, o lenei metotia e tatalaina ai se auala faʻamaonia mo le faʻatupuina o le mama maualuga β-Ga2O3 i totonu o tioata e tasi e faʻaoga tupe.
Ata 5 β-Ga2O3 tioata tasi ua tupu i le auala sone opeopea.
Taimi meli: Me-30-2024