ئوكسىدلانغان تۇراقلىق دان ۋە تۇتقاقلىق ئۆسۈش تېخنىكىسى-Ⅱ

2. Epitaxial نېپىز پەردە ئۆسۈشى

تارماق بالا Ga2O3 ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنى فىزىكىلىق قوللاش قەۋىتى ياكى ئۆتكۈزگۈچ قەۋىتى بىلەن تەمىنلەيدۇ. كېيىنكى مۇھىم قەۋەت توك بېسىمىغا قارشى تۇرۇش ۋە توشۇغۇچى توشۇشتا ئىشلىتىلىدىغان قانال قەۋىتى ياكى ئېپتاكسىمان قەۋەت. پارچىلىنىش بېسىمىنى ئاشۇرۇش ۋە ئۆتكۈزۈشكە قارشى تۇرۇش كۈچىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن ، كونترول قىلغىلى بولىدىغان قېلىنلىق ۋە دوپپا قويۇقلۇقى ، شۇنداقلا ئەلا سۈپەتلىك ماتېرىيال سۈپىتىنىڭ ئالدىنقى شەرتى. يۇقىرى سۈپەتلىك Ga2O3 تارقىلىشچان قەۋىتى ئادەتتە مولېكۇلا نۇر دەستىسى (MBE) ، مېتال ئورگانىك خىمىيىلىك ھور چۆكمىسى (MOCVD) ، يېرىم ھورنىڭ چۆكۈشى (HVPE) ، تومۇر سوقۇلغان لازېر چۆكمىسى (PLD) ۋە تۇمان CVD ئاساسىدىكى چۆكۈش تېخنىكىسى ئارقىلىق ئىشلىتىلىدۇ.

2-جەدۋەل بەزى ۋەكىل خاراكتېرلىك تۇتقاقلىق تېخنىكىسى

2.1 MBE ئۇسۇلى

MBE تېخنىكىسى دەرىجىدىن تاشقىرى يۇقىرى ۋاكۇئۇم مۇھىتى ۋە ماتېرىيال ساپلىقى يۇقىرى بولغاچقا ، كونترول قىلغىلى بولىدىغان n تىپلىق دوپپا بىلەن يۇقىرى سۈپەتلىك ، كەمتۈكسىز β-Ga2O3 پىلاستىنكىسىنى يېتىشتۈرۈش ئىقتىدارى بىلەن داڭلىق. نەتىجىدە ، ئۇ ئەڭ كەڭ تەتقىق قىلىنغان ۋە سودا خاراكتېرلىك β-Ga2O3 نېپىز پەردە قويۇش تېخنىكىسىنىڭ بىرىگە ئايلاندى. ئۇنىڭدىن باشقا ، MBE ئۇسۇلى يەنە مۇۋەپپەقىيەتلىك ھالدا يۇقىرى سۈپەتلىك ، تۆۋەن دوپپا شەكىللىك قۇرۇلما β- (AlXGa1-X) 2O3 / Ga2O3 نېپىز پەردە قەۋىتىنى مۇۋەپپەقىيەتلىك تەييارلىدى. MBE يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك ئېلېكترون دىففراكسىيەسى (RHEED) ئارقىلىق ئاتوم قەۋىتىنىڭ ئېنىقلىقى بىلەن يەر يۈزى قۇرۇلمىسى ۋە مورفولوگىيىسىنى دەل ۋاقتىدا نازارەت قىلالايدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، MBE تېخنىكىسىنى ئىشلىتىپ ئۆستۈرۈلگەن β-Ga2O3 فىلىملىرى يەنىلا نۇرغۇن رىقابەتلەرگە دۇچ كەلمەكتە ، مەسىلەن تۆۋەن ئېشىش سۈرئىتى ۋە كىچىك كىنو كۆلىمى. تەتقىقاتتا بايقىلىشىچە ، ئېشىش سۈرئىتى (010)> (001)> (- 201)> (100) تەرتىپىدە ئىكەن. ئازراق گا مول بولغان 650 دىن 750 سېلسىيە گرادۇسلۇق شارائىتتا ، β-Ga2O3 (010) يۈزى سىلىق ھەم يۇقىرى ئېشىش سۈرئىتى بىلەن ئەڭ ياخشى ئۆسۈشنى كۆرسىتىدۇ. بۇ ئۇسۇلنى قوللىنىش ئارقىلىق β-Ga2O3 epitaxy مۇۋەپپەقىيەتلىك ھالدا RMS نىڭ قېلىنلىقى 0.1 nm غا يەتتى. Ga-Ga2O3 گا مول مۇھىتتا ، ئوخشىمىغان تېمپېراتۇرىدا ئۆستۈرۈلگەن MBE فىلىملىرى رەسىمدە كۆرسىتىلدى. رومان خرۇستال تېخنىكا شىركىتى مۇۋەپپەقىيەتلىك ھالدا 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE ۋافېر ئىشلەپچىقاردى. ئۇلار يۇقىرى سۈپەتلىك (010) يۆنىلىشلىك β-Ga2O3 يەككە خرۇستال سۇيۇقلۇق بىلەن تەمىنلەيدۇ ، قېلىنلىقى 500 مىللىمېتىر ، XRD FWHM 150 ئەگمە سېكۇنتتىن تۆۋەن. تارماق بالا Sn كۆپەيتىلگەن ياكى Fe كۆپەيتىلگەن. Sn دوپپا ئۆتكۈزگۈچ سۇيۇقلۇقنىڭ دوپپا قويۇقلۇقى 1E18 دىن 9E18cm - 3 بولىدۇ ، تۆمۈر دوپپا يېرىم ئىزولياتسىيىلىك تارماقنىڭ قارشىلىق كۈچى 10E10 Ω cm دىن يۇقىرى.

2.2 MOCVD ئۇسۇلى

MOCVD نېپىز پەردىلەرنى يېتىشتۈرۈش ئۈچۈن مېتال ئورگانىك بىرىكمىلەرنى ئالدىن ماتېرىيال قىلىپ ئىشلىتىپ ، بۇ ئارقىلىق كەڭ كۆلەمدە سودا ئىشلەپچىقىرىشىنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ. Ga2O3 نى MOCVD ئۇسۇلى ئارقىلىق ئۆستۈرگەندە ، ترىمېتىلگاللىي (TMGa) ، ترىئېتىلگاللىي (TEGa) ۋە گا (دىپېنتېل گلىكول فورماتى) ئادەتتە Ga مەنبەسى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ ، H2O ، O2 ياكى N2O بولسا ئوكسىگېن مەنبەسى سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. بۇ ئۇسۇلنى ئىشلىتىپ ئۆسۈش ئادەتتە يۇقىرى تېمپېراتۇرا (> 800 سېلسىيە گرادۇس) تەلەپ قىلىدۇ. بۇ تېخنىكا تۆۋەن توشۇغۇچىنىڭ قويۇقلۇقى ۋە يۇقىرى ۋە تۆۋەن تېمپېراتۇرىلىق ئېلېكترونلۇق ھەرىكەتچانلىقىنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش يوشۇرۇن كۈچىگە ئىگە ، شۇڭا ئۇ يۇقىرى ئىقتىدارلىق β-Ga2O3 ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنىڭ ئەمەلگە ئېشىشىدا ئىنتايىن مۇھىم ئەھمىيەتكە ئىگە. MBE نىڭ ئېشىش ئۇسۇلىغا سېلىشتۇرغاندا ، MOCVD يۇقىرى تېمپېراتۇرىنىڭ ئۆسۈشى ۋە خىمىيىلىك رېئاكسىيەنىڭ ئالاھىدىلىكى سەۋەبىدىن β-Ga2O3 فىلىمىنىڭ ناھايىتى يۇقىرى ئېشىش سۈرئىتىنى قولغا كەلتۈرۈش ئەۋزەللىكىگە ئىگە.

رەسىم 7 β-Ga2O3 (010) AFM سۈرىتى

رەسىم 8 β-Ga2O3 زال بىلەن تېمپېراتۇرا بىلەن ئۆلچەنگەن ۋاراق قارشىلىقنىڭ مۇناسىۋىتى

2.3 HVPE ئۇسۇلى

HVPE پىشقان تۇتقاقلىق تېخنىكىسى بولۇپ ، III-V بىرىكمە يېرىم ئۆتكۈزگۈچنىڭ تارقىلىشچان ئۆسۈشىدە كەڭ قوللىنىلدى. HVPE ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخى تۆۋەن ، ئېشىش سۈرئىتى تېز ، كىنو قېلىنلىقى يۇقىرى. دىققەت قىلىشقا تېگىشلىكى شۇكى ، HVPEβ-Ga2O3 ئادەتتە يىرىك يۈز مورفولوگىيىسى ۋە يەر يۈزىدىكى كەمتۈكلۈك ۋە ئورەكلەرنىڭ قويۇقلۇقى يۇقىرى بولىدۇ. شۇڭلاشقا ، ئۈسكۈنىنى ياساشتىن بۇرۇن خىمىيىلىك ۋە مېخانىكىلىق سىلىقلاش جەريانى تەلەپ قىلىنىدۇ. HVPE تېخنىكىسى β-Ga2O3 تارقىلىشچانلىقى ئادەتتە گازلىق GaCl ۋە O2 نى ئالدىنئالا ئىشلىتىپ ، (001) β-Ga2O3 ماترىسسانىڭ يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئىنكاسىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ. 9-رەسىمدە تۇتقاقلىق پەردىسىنىڭ يەر يۈزى ئەھۋالى ۋە ئۆسۈش سۈرئىتى تېمپېراتۇرىنىڭ رولى سۈپىتىدە كۆرسىتىلدى. يېقىنقى يىللاردىن بۇيان ، ياپونىيەنىڭ رومان خرۇستال تېخنىكا شىركىتى HVPE homoepitaxial β-Ga2O3 دا كۆرۈنەرلىك سودا مۇۋەپپەقىيىتىنى قولغا كەلتۈردى ، يەر تەۋرەش قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى 5 مىللىمېتىردىن 10 مىللىمېتىرغىچە ، ۋافېرنىڭ چوڭلۇقى 2 ۋە 4 دىيۇم. بۇنىڭدىن باشقا ، جۇڭگو ئېلېكترون تېخنىكا گورۇھى شىركىتى ئىشلەپچىقارغان 20 مىللىمېتىر قېلىنلىقتىكى HVPE β-Ga2O3 homoepitaxial ۋافېرمۇ سودا باسقۇچىغا كىردى.

9-رەسىم HVPE ئۇسۇلى β-Ga2O3

2.4 PLD ئۇسۇلى

PLD تېخنىكىسى ئاساسلىقى مۇرەككەپ ئوكسىد پىلاستىنكىسى ۋە گېرو قۇرۇلمىسىغا ئىشلىتىلىدۇ. PLD ئۆسۈش جەريانىدا ، ئېلېكترون قويۇپ بېرىش جەريانىدا فوتون ئېنېرگىيىسى نىشان ماتېرىيالغا ئۇلىنىدۇ. MBE بىلەن سېلىشتۇرغاندا ، PLD مەنبە زەررىچىلىرى ئىنتايىن يۇقىرى ئېنىرگىيىلىك (> 100 eV) لازېر رادىئاتسىيەسى ئارقىلىق شەكىللەنگەن ۋە كېيىن قىزىتىلغان يەر ئاستىغا قويۇلغان. قانداقلا بولمىسۇن ، تاھارەت ئېلىش جەريانىدا ، بىر قىسىم يۇقىرى ئېنېرگىيىلىك زەررىچىلەر ماددى يۈزىگە بىۋاسىتە تەسىر كۆرسىتىپ ، نۇقسانلارنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ۋە شۇ ئارقىلىق فىلىمنىڭ سۈپىتىنى تۆۋەنلىتىدۇ. MBE ئۇسۇلىغا ئوخشاش ، RHEED ئارقىلىق PLD β-Ga2O3 چۆكۈش جەريانىدا ماتېرىيالنىڭ يەر يۈزى قۇرۇلمىسى ۋە مورفولوگىيىسىنى دەل ۋاقتىدا نازارەت قىلىپ ، تەتقىقاتچىلارنىڭ ئۆسۈش ئۇچۇرلىرىغا توغرا ئېرىشەلەيدۇ. PLD ئۇسۇلىنىڭ يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچلۈك β-Ga2O3 فىلىمىنىڭ ئۆسۈشىدىن ئۈمىد بار ، بۇ ئۇنى Ga2O3 ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىدىكى ئەلالاشتۇرۇلغان ئومىك ئالاقىلىشىش ھەل قىلىش چارىسى قىلىدۇ.

10-رەسىم Si نىڭ كۆپەيتىلگەن Ga2O3 رەسىمى

2.5 MIST-CVD ئۇسۇلى

MIST-CVD بىر قەدەر ئاددىي ھەم تېجەشلىك نېپىز پەردە ئۆسۈش تېخنىكىسى. بۇ CVD ئۇسۇلى نېپىز پەردە چۆكۈشنى ئەمەلگە ئاشۇرۇش ئۈچۈن ئاتوم ئالدىن پۈركۈگۈچنىڭ ئاستىغا پۈركۈش ئىنكاسىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، ھازىرغا قەدەر ، تۇمان CVD ئىشلىتىپ ئۆستۈرۈلگەن Ga2O3 يەنىلا ياخشى ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىگە ئىگە ئەمەس ، بۇ كەلگۈسىدە ياخشىلىنىش ۋە ئەلالاشتۇرۇشقا نۇرغۇن بوشلۇق قالدۇرىدۇ.