2. Epitaxial tumuwuhna pilem ipis
Substrat nyadiakeun lapisan rojongan fisik atawa lapisan conductive pikeun alat kakuatan Ga2O3. Lapisan penting salajengna nyaéta lapisan saluran atanapi lapisan epitaxial anu dianggo pikeun résistansi tegangan sareng angkutan pamawa. Dina raraga ngaronjatkeun tegangan ngarecahna sarta ngaleutikan résistansi konduksi, ketebalan controllable jeung konsentrasi doping, kitu ogé kualitas bahan optimal, sababaraha prerequisites. Lapisan epitaxial Ga2O3 kualitas luhur biasana disimpen nganggo molekular beam epitaxy (MBE), déposisi uap kimia organik logam (MOCVD), déposisi uap halida (HVPE), déposisi laser pulsed (PLD), sareng téknik déposisi dumasar kabut CVD.
meja 2 Sababaraha téknologi epitaxial wawakil
2.1 Métode MBE
Téknologi MBE kasohor ku kamampuanana pikeun ngahasilkeun pilem β-Ga2O3 anu kualitas luhur, tanpa cacad kalayan doping tipe-n anu tiasa dikontrol kusabab lingkungan vakum ultra luhur sareng kemurnian bahan anu luhur. Hasilna, éta parantos janten salah sahiji téknologi déposisi film tipis β-Ga2O3 anu paling seueur ditaliti sareng berpotensi dikomersilkeun. Sajaba ti éta, métode MBE ogé hasil nyiapkeun kualitas luhur, low-doped heterostructure β-(AlXGa1-X) 2O3 / Ga2O3 lapisan pilem ipis. MBE tiasa ngawas struktur permukaan sareng morfologi sacara real waktos sareng precision lapisan atom ku ngagunakeun pantulan difraksi éléktron énergi tinggi (RHEED). Sanajan kitu, pilem β-Ga2O3 dipelak maké téhnologi MBE masih nyanghareupan loba tantangan, kayaning laju tumuwuh low sarta ukuran pilem leutik. Panaliti manggihan yén laju tumuwuhna dina urutan (010)>(001)>(-201)>(100). Dina kaayaan rada Ga-euyeub tina 650 nepi ka 750 ° C, β-Ga2O3 (010) némbongkeun tumuwuhna optimal kalayan permukaan lemes jeung laju tumuwuh luhur. Ngagunakeun métode ieu, β-Ga2O3 epitaxy suksés dihontal kalayan kasarna RMS 0,1 nm. β-Ga2O3 Dina lingkungan-euyeub Ga, pilem MBE tumuwuh dina suhu béda ditémbongkeun dina gambar. Novel Crystal Technology Inc. parantos hasil épitaxially ngahasilkeun wafer 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE. Aranjeunna nyadiakeun kualitas luhur (010) berorientasi β-Ga2O3 substrat kristal tunggal kalayan ketebalan 500 μm sarta XRD FWHM handap 150 detik arc. Substrat nyaéta Sn doped atanapi Fe doped. Substrat konduktif Sn-doped gaduh konsentrasi doping 1E18 dugi ka 9E18cm−3, sedengkeun substrat semi-insulasi doping beusi gaduh résistansi langkung luhur ti 10E10 Ω cm.
2.2 Métode MOCVD
MOCVD ngagunakeun sanyawa organik logam salaku bahan prékursor pikeun tumuwuh film ipis, sahingga ngahontal produksi komérsial skala badag. Nalika ngembang Ga2O3 nganggo metode MOCVD, trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) sareng Ga (dipentyl glycol formate) biasana dianggo salaku sumber Ga, sedengkeun H2O, O2 atanapi N2O dianggo salaku sumber oksigén. Tumuwuh ngagunakeun métode ieu umumna merlukeun suhu luhur (> 800 ° C). Téknologi ieu ngagaduhan poténsi pikeun ngahontal konsentrasi pamawa anu rendah sareng mobilitas éléktron suhu luhur sareng rendah, ku kituna penting pisan pikeun ngawujudkeun alat-alat listrik β-Ga2O3 anu berprestasi tinggi. Dibandingkeun jeung métode pertumbuhan MBE, MOCVD boga kaunggulan achieving ongkos tumuwuh kacida luhurna film β-Ga2O3 alatan karakteristik tumuwuhna suhu luhur jeung réaksi kimiawi.
Gambar 7 β-Ga2O3 (010) gambar AFM
Gambar 8 β-Ga2O3 Hubungan antaraμ jeung lalawanan lambar diukur ku Hall jeung suhu
2.3 Métode HVPE
HVPE mangrupikeun téknologi epitaxial dewasa sareng parantos seueur dianggo dina kamekaran epitaxial semikonduktor sanyawa III-V. HVPE dipikanyaho pikeun biaya produksi anu rendah, laju pertumbuhan gancang, sareng ketebalan pilem anu luhur. Ieu kudu dicatet yén HVPEβ-Ga2O3 biasana némbongkeun morfologi permukaan kasar jeung dénsitas luhur defects permukaan jeung liang. Ku alatan éta, prosés polishing kimiawi jeung mékanis diperlukeun saméméh manufaktur alat. Téknologi HVPE pikeun epitaksi β-Ga2O3 biasana ngagunakeun gas GaCl sareng O2 salaku prékursor pikeun ngamajukeun réaksi suhu luhur tina (001) matriks β-Ga2O3. Gambar 9 nembongkeun kaayaan permukaan jeung laju tumuwuhna pilem epitaxial salaku fungsi tina suhu. Dina taun-taun ayeuna, Novel Crystal Technology Inc. Jepang parantos ngahontal kasuksésan komérsial anu signifikan dina HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, kalayan ketebalan lapisan epitaxial 5 dugi ka 10 μm sareng ukuran wafer 2 sareng 4 inci. Sajaba ti éta, 20 μm kandel HVPE β-Ga2O3 wafers homoepitaxial dihasilkeun ku Cina Electronics Téhnologi Grup Corporation ogé geus diasupkeun tahap commercialization.
Gambar 9 Métode HVPE β-Ga2O3
2.4 Métode PLD
Téknologi PLD utamana dipaké pikeun neundeun pilem oksida kompléks jeung heterostructures. Salila prosés tumuwuh PLD, énergi foton ieu gandeng kana bahan target ngaliwatan prosés émisi éléktron. Kontras jeung MBE, partikel sumber PLD dibentuk ku radiasi laser kalawan énergi pisan tinggi (> 100 eV) sarta salajengna disimpen dina substrat dipanaskeun. Nanging, salami prosés ablasi, sababaraha partikel énergi anu luhur bakal langsung mangaruhan permukaan bahan, nyiptakeun cacad titik sahingga ngirangan kualitas pilem. Sarupa jeung métode MBE, RHEED bisa dipaké pikeun ngawas struktur permukaan jeung morfologi bahan sacara real waktu salila prosés déposisi PLD β-Ga2O3, sahingga peneliti pikeun akurat ménta informasi tumuwuhna. Metoda PLD diperkirakeun tumuwuh pilem β-Ga2O3 kacida conductive, sahingga hiji solusi kontak ohmic dioptimalkeun dina alat kakuatan Ga2O3.
Gambar 10 AFM gambar Si doped Ga2O3
2.5 Métode MIST-CVD
MIST-CVD mangrupikeun téknologi pertumbuhan pilem ipis anu saderhana sareng murah. Metoda CVD ieu ngalibatkeun réaksi nyemprot prékursor atomized kana substrat pikeun ngahontal déposisi film ipis. Sanajan kitu, sajauh ieu, Ga2O3 tumuwuh maké halimun CVD masih lacks sipat listrik alus, nu ninggalkeun loba kamar pikeun perbaikan sarta optimasi di mangsa nu bakal datang.
waktos pos: May-30-2024