Wide bandgap (WBG) semiconductors e emeloang ke silicon carbide (SiC) le gallium nitride (GaN) li fumane tlhokomelo e pharaletseng. Batho ba na le litebello tse phahameng bakeng sa litebello tsa kopo ea silicon carbide likoloing tsa motlakase le marang-rang a matla, hammoho le tebello ea kopo ea gallium nitride ho tjhaja ka potlako. Lilemong tsa morao tjena, lipatlisiso tse mabapi le Ga2O3, AlN le lisebelisoa tsa daemane li hatetse pele haholo, li etsa hore lisebelisoa tsa semiconductor tsa ultra-wide bandgap e be tse lebisang tlhokomelo. Har'a tsona, gallium oxide (Ga2O3) ke sesebelisoa se hlahang sa ultra-wide-bandgap semiconductor se nang le lekhalo la sehlopha sa 4.8 eV, e leng mohopolo o matla oa ho senya matla a ka bang 8 MV cm-1, lebelo la ho phalla le ka bang 2E7cm s-1, le ntlha e phahameng ea boleng ba Baliga ea 3000, e amohelang tlhokomelo e atileng sebakeng sa motlakase o phahameng le maqhubu a phahameng. matla a elektronike.
1. Litšobotsi tsa thepa ea Gallium oxide
Ga2O3 e na le lekhalo le leholo la sehlopha (4.8 eV), e lebeletsoe hore e fihlelle ka bobeli matla a phahameng a ho mamella motlakase le matla a phahameng a matla, 'me e ka ba le monyetla oa ho feto-fetoha ha matla a phahameng ka khanyetso e batlang e le tlaase, e leng se etsang hore e be sepheo sa lipatlisiso tsa morao-rao. Ho feta moo, Ga2O3 ha e na thepa e babatsehang feela, empa e boetse e fana ka mefuta e fapaneng ea theknoloji ea doping e feto-fetohang habonolo, hammoho le kholo ea theko e tlaase ea substrate le theknoloji ea epitaxy. Ho fihlela joale, ho fumanoe mekhahlelo e mehlano e fapaneng ea kristale ho Ga2O3, ho kenyelletsa corundum (α), monoclinic (β), defective spinel (γ), cubic (δ) le orthorhombic (ɛ) phases. Thermodynamic stability ke, ka tatellano, γ, δ, α, ɛ, le β. Ke habohlokoa ho hlokomela hore monoclinic β-Ga2O3 ke eona e tsitsitseng ka ho fetisisa, haholo-holo ka mocheso o phahameng, ha mekhahlelo e meng e le metastable ka holim'a mocheso oa kamore 'me e atisa ho fetoha karolo ea β tlas'a maemo a khethehileng a mocheso. Ka hona, nts'etsopele ea lisebelisoa tse thehiloeng ho β-Ga2O3 e fetohile ntho e ka sehloohong e tsepamisitsoeng lefapheng la lisebelisoa tsa motlakase lilemong tsa morao tjena.
Letlapa la 1 Papiso ea lisebelisoa tse ling tsa semiconductor
Sebopeho sa kristale sa monoclinicβ-Ga2O3 se bontšoa ho Lethathamo la 1. Mekhahlelo ea eona ea lattice e kenyelletsa = 12.21 Å, b = 3.04 Å, c = 5.8 Å, le β = 103.8 °. Unit cell e na le liathomo tsa Ga(I) tse nang le khokahano ea tetrahedral e sothehileng le liathomo tsa Ga(II) tse nang le khokahano ea octahedral. Ho na le litlhophiso tse tharo tse fapaneng tsa liathomo tsa oksijene sebakeng sa "cubic e sothehileng", ho kenyeletsoa liathomo tse peli tsa O(I) le O(II) tse hokahaneng ka khutlotharo le athomo e le 'ngoe ea O(III) e hokahantsoeng ka tetrahedral. Ho kopana ha mefuta ena e 'meli ea khokahanyo ea athomo ho lebisa ho anisotropy ea β-Ga2O3 e nang le thepa e khethehileng ea fisiks, corrosion ea lik'hemik'hale, optics le elektronike.
Setšoantšo sa 1 Setšoantšo sa moralo oa moralo oa kristale ea monoclinic β-Ga2O3
Ho latela pono ea khopolo ea sehlopha sa matla, boleng bo tlase ba sehlopha sa conduction sa β-Ga2O3 bo tsoa sebakeng sa matla se tsamaisanang le 4s0 hybrid orbit ea athomo ea Ga. Phapang ea matla lipakeng tsa boleng bo tlase ba sehlopha sa conduction le boemo ba matla a vacuum (electron affinity energy) e lekantsoe. ke 4ev. Boima ba elektronike bo sebetsang ba β-Ga2O3 bo lekantsoe e le 0.28-0.33 me le conductivity ea eona e ntle ea elektronike. Leha ho le joalo, boholo ba sehlopha sa valence bo bonts'a mokokotlo oa Ek o sa tebang o kobehileng haholo le li-orbitals tsa O2p tse fumanehang sebakeng sa heno, ho fana ka maikutlo a hore masoba a sebakeng se tebileng. Litšobotsi tsena li hlahisa phephetso e kholo ho fihlella doping ea mofuta oa p ho β-Ga2O3. Le haeba doping ea mofuta oa P e ka finyelloa, lesoba μ le lula le le maemong a tlase haholo. 2. Khōlo ea bongata ba gallium oxide single crystal Ho fihlela joale, mokhoa oa ho hōla oa β-Ga2O3 bulk single crystal substrate ke haholo-holo mokhoa oa ho hula ka kristale, joalo ka Czochralski (CZ), mokhoa oa ho fepa filimi e tšesaane ka bohale (Edge -Defined film-fed , EFG), Bridgman (Bridgman e tsepameng kapa e tšekaletseng, HB kapa VB) le sebaka se phaphametseng (se phaphametseng zone, FZ) theknoloji. Har'a mekhoa eohle, Czochralski le mekhoa ea ho fepa ka filimi e tšesaane e hlalosoang ka bohale e lebeletsoe hore e be litsela tse tšepisang ka ho fetisisa bakeng sa tlhahiso ea boima ba li-wafers tsa β-Ga 2O3 nakong e tlang, kaha ka nako e le 'ngoe li ka finyella boholo bo boholo le bofokoli bo fokolang. Ho fihlela joale, Novel Crystal Technology ea Japane e se e lemohile matrix a khoebo bakeng sa kholo ea β-Ga2O3.
2.1 mokhoa oa Czochralski
Molao-motheo oa mokhoa oa Czochralski ke hore sekhahla sa peo se koaheloa pele, ebe kristale e le 'ngoe e ntšoa butle-butle ho tsoa ho qhibiliha. Mokhoa oa Czochralski o ntse o le bohlokoa haholo bakeng sa β-Ga2O3 ka lebaka la theko e tlase, bokhoni ba boholo bo boholo, le kholo e phahameng ea boleng ba kristale. Leha ho le joalo, ka lebaka la khatello ea mocheso nakong ea kholo ea mocheso o phahameng oa Ga2O3, mouoane oa likristale tse le 'ngoe, lisebelisoa tse qhibilihisang, le ho senyeha ha Ir crucible ho tla etsahala. Sena ke sephetho sa bothata ba ho fihlella doping e tlase ea mofuta oa n ho Ga2O3. Ho hlahisa oksijene e lekaneng sebakeng sa kholo ke tsela e 'ngoe ea ho rarolla bothata bona. Ka ho ntlafatsa, boleng bo phahameng ba 2-inch β-Ga2O3 e nang le mefuta e sa lefelloeng ea elektronike ea 10 ^ 16 ~ 10 ^ 19 cm-3 le boholo ba elektronike ea 160 cm2 / Vs e hōlile ka katleho ka mokhoa oa Czochralski.
Setšoantšo sa 2 kristale e le 'ngoe ea β-Ga2O3 e hōlileng ka mokhoa oa Czochralski
2.2 Mokhoa oa ho fepa lifilimi o hlalosoang ke Edge
Mokhoa oa ho fepa lifilimi o tšesaane o hlalosoang ka bohale o nkoa e le mohanyetsi ea ka sehloohong bakeng sa tlhahiso ea khoebo ea sebaka se seholo sa Ga2O3 thepa ea kristale e le 'ngoe. Molao-motheo oa mokhoa ona ke ho beha ho qhibiliha ka har'a hlobo e nang le sekhahla sa capillary, 'me ho qhibiliha ho nyolohela ho hlobo ka khato ea capillary. Ka holimo, filimi e tšesaane e thehoa 'me e hasana ka mahlakoreng 'ohle ha e ntse e susumelletseha ho khanya ke kristale ea peo. Ho feta moo, mathōko a bokaholimo ba hlobo a ka laoloa ho hlahisa likristale ka li-flakes, li-tubes, kapa geometry efe kapa efe e lakatsehang. Mokhoa oa ho fepa filimi o mosesaane o hlalosoang ka bohale oa Ga2O3 o fana ka litekanyetso tsa ho hōla ka potlako le li-diameter tse kholo. Setšoantšo sa 3 se bontša setšoantšo sa kristale e le 'ngoe ea β-Ga2O3. Ho phaella moo, mabapi le boholo ba boholo, li-substrates tsa 2-inch le 4-inch β-Ga2O3 tse nang le ponaletso e babatsehang le ho ts'oana li 'nile tsa rekisoa, ha karolo ea 6-inch e bontšoa lipatlisisong bakeng sa khoebo ea nakong e tlang. Haufinyane tjena, lisebelisoa tse kholo tse chitja tsa kristale e le 'ngoe li se li fumaneha ka sebopeho sa (−201). Ho phaella moo, mokhoa oa ho fepa filimi o hlalositsoeng ka bohale oa β-Ga2O3 o boetse o khothalletsa doping ea likarolo tsa tšepe tsa phetoho, ho etsa hore lipatlisiso le tokisetso ea Ga2O3 li khonehe.
Setšoantšo sa 3 β-Ga2O3 kristale e le 'ngoe e hōlileng ka mokhoa oa ho fepa filimi o hlalositsoeng ka bohale
2.3 Mokhoa oa Bridgeman
Ka mokhoa oa Bridgeman, likristale li thehoa ka har'a crucible e tsamaeang butle-butle ka mocheso oa mocheso. Mokhoa ona o ka etsoa ka mokhoa o otlolohileng kapa o otlolohileng, hangata o sebelisa crucible e potolohang. Ke habohlokoa ho hlokomela hore mokhoa ona o ka sebelisa kapa oa se ke oa sebelisa peo ea kristale. Basebelisi ba setso sa Bridgman ha ba na pono e tobileng ea ts'ebetso ea ho qhibiliha le ho hola ha kristale mme ba tlameha ho laola mocheso ka nepo e phahameng. Mokhoa o otlolohileng oa Bridgman o sebelisoa haholo-holo bakeng sa kholo ea β-Ga2O3 'me e tsebahala ka bokhoni ba eona ba ho hōla sebakeng sa moea. Nakong ea mokhoa oa ho hōla oa Bridgman o otlolohileng, tahlehelo e feletseng ea boima ba ho qhibiliha le crucible e bolokiloe ka tlase ho 1%, e leng ho nolofalletsang ho hōla ha likristale tse kholo tsa β-Ga2O3 tse nang le tahlehelo e fokolang.
Setšoantšo sa 4 kristale e le 'ngoe ea β-Ga2O3 e hōlileng ka mokhoa oa Bridgeman
2.4 Mokhoa oa ho phaphamala oa libaka
Mokhoa oa libaka tse phaphametseng o rarolla bothata ba tšilafalo ea kristale ka lisebelisoa tse crucible le ho fokotsa litšenyehelo tse phahameng tse amanang le li-infrared crucibles tse hanyetsanang le mocheso o phahameng. Nakong ea ts'ebetso ena ea kholo, ho qhibiliha ho ka futhumatsoa ke lebone ho e-na le mohloli oa RF, kahoo ho nolofatsa litlhoko tsa lisebelisoa tsa ho hōla. Le hoja sebopeho le boleng ba kristale ea β-Ga2O3 e hōlileng ka mokhoa oa sebaka se phaphametseng ha e e-s'o be molemo ka ho fetisisa, mokhoa ona o bula mokhoa o tšepisang oa ho holisa β-Ga2O3 ea boleng bo holimo hore e be likristale tse le 'ngoe tse lumellanang le tekanyetso.
Setšoantšo sa 5 β-Ga2O3 kristale e le 'ngoe e hōlileng ka mokhoa oa libaka tse phaphametseng.
Nako ea poso: May-30-2024