2. Афзоиши қабати тунуки эпитаксиалӣ
Субстрат як қабати дастгирии ҷисмонӣ ё қабати гузаронандаро барои дастгоҳҳои барқии Ga2O3 таъмин мекунад. Қабати муҳими навбатӣ қабати канал ё қабати эпитаксиалӣ мебошад, ки барои муқовимати шиддат ва интиқоли интиқол истифода мешавад. Барои баланд бардоштани шиддати вайроншавӣ ва кам кардани муқовимати интиқол, ғафсии назоратшаванда ва консентратсияи допинг, инчунин сифати оптималии мавод баъзе шартҳои зарурӣ мебошанд. Қабатҳои эпитаксиалии баландсифати Ga2O3 маъмулан бо истифода аз усулҳои таҳкурсии чӯби молекулавӣ (MBE), таҳшиншавии буғи химиявии металлӣ (MOCVD), таҳшиншавии буғи галогенӣ (HVPE), таҳшини лазерии импулсӣ (PLD) ва тумани CVD дар асоси усулҳои таҳшинкунӣ ҷойгир карда мешаванд.
Љадвали 2 Баъзе технологияњои намояндагии эпитаксиалӣ
Усули 2.1 MBE
Технологияи MBE бо қобилияти парвариши филмҳои баландсифат ва бенуксони β-Ga2O3 бо допинги навъи n-и идорашаванда аз ҳисоби муҳити ултра-баланд вакуумии он ва тозагии баланди моддӣ машҳур аст. Дар натиҷа, он ба яке аз технологияҳои аз ҳама васеъ омӯхташуда ва эҳтимолан тиҷорӣ кардашудаи гузоштани қабати тунуки β-Ga2O3 табдил ёфт. Илова бар ин, усули MBE инчунин қабати тунуки гетероструктураи β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3-ро бомуваффақият омода кард. MBE метавонад сохтор ва морфологияи рӯизаминиро дар вақти воқеӣ бо дақиқии қабати атомӣ бо истифода аз дифраксияи электронии баланди энергияи инъикос (RHEED) назорат кунад. Аммо, филмҳои β-Ga2O3, ки бо истифода аз технологияи MBE парвариш карда мешаванд, ҳанӯз ҳам бо мушкилоти зиёд рӯ ба рӯ мешаванд, ба монанди суръати пасти афзоиш ва андозаи хурди филм. Таҳқиқот нишон дод, ки суръати афзоиш дар тартиби (010)>(001)>(−201)>(100) буд. Дар шароити аз 650 то 750°С каме аз Ga бой, β-Ga2O3 (010) афзоиши оптималии сатҳи ҳамвор ва суръати баланди афзоишро нишон медиҳад. Бо истифода аз ин усул, эпитаксияи β-Ga2O3 бо ноҳамвории RMS 0,1 нм бомуваффақият ба даст омад. β-Ga2O3 Дар муҳити аз Ga бой, филмҳои MBE, ки дар ҳарорати гуногун парвариш карда мешаванд, дар расм нишон дода шудаанд. Novel Crystal Technology Inc. бомуваффақият вафли 10 × 15 мм2 β-Ga2O3MBE истеҳсол кардааст. Онҳо субстратҳои як кристалии β-Ga2O3 бо сифати баланд (010) нигаронидашударо бо ғафсии 500 мкм ва XRD FWHM аз 150 сония камон таъмин мекунанд. Замина Sn ё бо иловаи Fe иборат аст. Субстрати ноқилӣ бо Sn дорои консентратсияи допинг аз 1E18 то 9E18cm−3 аст, дар ҳоле ки субстрати нимизолятсияи бо оҳан омехташуда муқовимати бештар аз 10E10 Ом см дорад.
2.2 Усули MOCVD
MOCVD пайвастагиҳои органикии металлиро ҳамчун маводи пешгузашта барои парвариши филмҳои тунук истифода мебарад ва ба ин васила ба истеҳсоли миқёси калони тиҷоратӣ ноил мегардад. Ҳангоми парвариши Ga2O3 бо усули MOCVD, одатан ҳамчун манбаи Ga триметилгалий (TMGa), триэтилгалий (TEGa) ва Ga (дипентилгликол формати) истифода мешаванд, дар ҳоле ки манбаи оксиген H2O, O2 ё N2O истифода мешаванд. Парвариш бо истифода аз ин усул одатан ҳарорати баландро талаб мекунад (>800 ° C). Ин технология дорои потенсиали ба даст овардани консентратсияи пасти интиқолдиҳандаҳо ва ҳаракати электронии ҳарорати баланд ва паст мебошад, аз ин рӯ он барои татбиқи дастгоҳҳои пуриқтидори β-Ga2O3 аҳамияти бузург дорад. Дар муқоиса бо усули афзоиши MBE, MOCVD бартарии ба даст овардани суръати баланди афзоиши филмҳои β-Ga2O3 аз ҳисоби хусусиятҳои афзоиши ҳарорати баланд ва реаксияҳои кимиёвӣ дорад.
Тасвири 7 β-Ga2O3 (010) Тасвири AFM
Расми 8 β-Ga2O3 Муносибати байни μ ва муқовимати варақ аз ҷониби Хол ва ҳарорат чен карда мешавад
2.3 Усули HVPE
HVPE як технологияи эпитаксиалии баркамол буда, дар афзоиши эпитаксиалии нимноқилҳои пайвастаи III-V васеъ истифода шудааст. HVPE бо арзиши пасти истеҳсолот, суръати афзоиши босуръат ва ғафсии баланди филм маълум аст. Бояд қайд кард, ки HVPEβ-Ga2O3 одатан морфологияи ноҳамвор ва зичии баланди нуқсонҳои рӯизаминӣ ва чоҳҳоро нишон медиҳад. Аз ин рӯ, пеш аз истеҳсоли дастгоҳ равандҳои кимиёвӣ ва механикӣ сайқал додан лозим аст. Технологияи HVPE барои эпитаксияи β-Ga2O3 одатан GaCl ва O2-ро ҳамчун прекурсорҳо барои пешбурди реаксияи ҳарорати баланди матритсаи (001) β-Ga2O3 истифода мебарад. Дар расми 9 ҳолати сатҳ ва суръати афзоиши плёнкаи эпитаксиалӣ ҳамчун функсияи ҳарорат нишон дода шудааст. Дар солҳои охир, Novel Crystal Technology Inc.-и Ҷопон дар HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, бо ғафсии қабати эпитаксиалӣ аз 5 то 10 мкм ва андозаи вафли аз 2 ва 4 дюйм ба муваффақияти назарраси тиҷоратӣ ноил гардид. Илова бар ин, вафли ғафсии 20 мкм HVPE β-Ga2O3 гомоэпитаксиалии аз ҷониби China Electronics Technology Group Corporation истеҳсолшуда низ ба марҳилаи тиҷоратӣ ворид шудааст.
Расми 9 Усули HVPE β-Ga2O3
2.4 Усули PLD
Технологияи PLD асосан барои гузоштани филмҳои оксиди мураккаб ва гетероструктураҳо истифода мешавад. Дар ҷараёни афзоиши PLD, энергияи фотон ба маводи мавриди ҳадаф тавассути раванди эмиссияи электронӣ пайваст карда мешавад. Баръакси MBE, зарраҳои манбаи PLD тавассути радиатсияи лазерӣ бо энергияи хеле баланд (> 100 эВ) ташаккул ёфта, баъдан дар як субстрати тафсон ҷойгир карда мешаванд. Бо вуҷуди ин, дар ҷараёни аблатсия, баъзе зарраҳои энергияи баланд мустақиман ба сатҳи мавод таъсир карда, нуқсонҳои нуқтаҳоро ба вуҷуд меоранд ва ба ин васила сифати филмро паст мекунанд. Монанди усули MBE, RHEED метавонад барои назорат кардани сохтори рӯизаминӣ ва морфологияи мавод дар вақти воқеӣ дар ҷараёни таҳшинсозии PLD β-Ga2O3 истифода шавад, ки ба муҳаққиқон имкон медиҳад, ки иттилооти афзоишро дақиқ ба даст оранд. Интизор меравад, ки усули PLD плёнкаҳои нокифояи β-Ga2O3-ро афзоиш диҳад, ки онро як ҳалли оптимизатсияшудаи контактии ohmic дар дастгоҳҳои барқии Ga2O3 месозад.
Тасвири 10 Тасвири AFM аз Si doped Ga2O3
2.5 Усули MIST-CVD
MIST-CVD як технологияи нисбатан содда ва камхарҷ технологияи афзоиши филми тунук аст. Ин усули CVD реаксияи пошидани прекурсори атомизатсияшуда ба субстрат барои ноил шудан ба таҳшиншавии филми тунукро дар бар мегирад. Бо вуҷуди ин, то ба ҳол, Ga2O3, ки бо истифода аз mist CVD парвариш карда мешавад, ҳанӯз ҳам хосиятҳои хуби электрикӣ надорад, ки барои такмил ва оптимизатсия дар оянда фазои зиёде мегузорад.
Вақти фиристодан: май-30-2024