2. Epitaksial yupqa qatlam o'sishi
Substrat Ga2O3 quvvat qurilmalari uchun jismoniy qo'llab-quvvatlash qatlami yoki Supero'tkazuvchilar qatlamni ta'minlaydi. Keyingi muhim qatlam - kuchlanish qarshiligi va tashuvchini tashish uchun ishlatiladigan kanal qatlami yoki epitaksial qatlam. Buzilish kuchlanishini oshirish va o'tkazuvchanlikni minimallashtirish uchun nazorat qilinadigan qalinlik va doping kontsentratsiyasi, shuningdek materialning optimal sifati ba'zi bir shartlardir. Yuqori sifatli Ga2O3 epitaksial qatlamlari odatda molekulyar nur epitaksisi (MBE), metall organik kimyoviy bug'larning cho'kishi (MOCVD), halid bug'ining cho'kishi (HVPE), impulsli lazer cho'kishi (PLD) va tuman CVD asosidagi cho'kma texnikasi yordamida yotqiziladi.
2-jadval Ba'zi vakillik epitaksial texnologiyalar
2.1 MBE usuli
MBE texnologiyasi o'zining ultra yuqori vakuum muhiti va yuqori material tozaligi tufayli boshqariladigan n-tipli doping bilan yuqori sifatli, nuqsonsiz b-Ga2O3 plyonkalarini etishtirish qobiliyati bilan mashhur. Natijada, u eng ko'p o'rganilgan va potentsial tijoratlashtirilgan b-Ga2O3 yupqa plyonkalarni joylashtirish texnologiyalaridan biriga aylandi. Bundan tashqari, MBE usuli ham yuqori sifatli, past qo'shilgan heterostrukturali b-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 yupqa plyonka qatlamini muvaffaqiyatli tayyorladi. MBE yuqori energiyali elektron difraksiyasi (RHEED) yordamida atom qatlamining aniqligi bilan real vaqtda sirt tuzilishi va morfologiyasini kuzatishi mumkin. Biroq, MBE texnologiyasidan foydalangan holda o'stirilgan b-Ga2O3 filmlari hali ham past o'sish tezligi va kichik plyonka o'lchami kabi ko'plab muammolarga duch kelmoqda. Tadqiqot o'sish sur'ati (010)>(001)>(−201)>(100) tartibida ekanligini aniqladi. 650 dan 750 ° C gacha bo'lgan Ga ga bir oz boy sharoitda b-Ga2O3 (010) silliq sirt va yuqori o'sish tezligi bilan optimal o'sishni namoyish etadi. Ushbu usul yordamida b-Ga2O3 epitaksisi 0,1 nm RMS pürüzlülüğü bilan muvaffaqiyatli erishildi. b-Ga2O3 Ga ga boy muhitda turli haroratlarda o'stirilgan MBE plyonkalari rasmda ko'rsatilgan. Novel Crystal Technology Inc. kompaniyasi epitaksial tarzda 10 × 15 mm2 b-Ga2O3MBE gofretlarini muvaffaqiyatli ishlab chiqardi. Ular qalinligi 500 mkm va XRD FWHM 150 kamon soniyadan past bo'lgan yuqori sifatli (010) yo'naltirilgan b-Ga2O3 monokristalli substratlarni ta'minlaydi. Substrat Sn yoki Fe qo'shilgan. Sn qo'shilgan Supero'tkazuvchilar substrat 1E18 dan 9E18cm-3 gacha bo'lgan doping kontsentratsiyasiga ega, temir qo'shilgan yarim izolyatsion substrat esa 10E10 Ō sm dan yuqori qarshilikka ega.
2.2 MOCVD usuli
MOCVD yupqa plyonkalarni etishtirish uchun oldingi materiallar sifatida metall organik birikmalardan foydalanadi va shu bilan keng ko'lamli tijorat ishlab chiqarishga erishadi. MOCVD usuli yordamida Ga2O3 yetishtirishda odatda Ga manbai sifatida trimetilgalyum (TMGa), trietilgalliy (TEGa) va Ga (dipentil glikol formati), kislorod manbai sifatida esa H2O, O2 yoki N2O ishlatiladi. Ushbu usul yordamida o'sish odatda yuqori haroratni talab qiladi (>800 ° C). Ushbu texnologiya past tashuvchi kontsentratsiyasiga va yuqori va past haroratli elektron harakatchanligiga erishish potentsialiga ega, shuning uchun u yuqori samarali b-Ga2O3 quvvat qurilmalarini amalga oshirish uchun katta ahamiyatga ega. MBE o'sish usuli bilan solishtirganda, MOCVD yuqori haroratli o'sish va kimyoviy reaktsiyalarning xususiyatlari tufayli b-Ga2O3 plyonkalarining juda yuqori o'sish sur'atlariga erishish afzalligiga ega.
7-rasm b-Ga2O3 (010) AFM tasviri
8-rasm b-Ga2O3 Hall va harorat bilan o'lchanadigan mk va varaq qarshiligi o'rtasidagi bog'liqlik
2.3 HVPE usuli
HVPE etuk epitaksial texnologiya bo'lib, III-V birikmali yarimo'tkazgichlarning epitaksial o'sishida keng qo'llaniladi. HVPE past ishlab chiqarish xarajati, tez o'sish sur'ati va yuqori plyonka qalinligi bilan mashhur. Shuni ta'kidlash kerakki, HVPEb-Ga2O3 odatda qo'pol sirt morfologiyasini va sirt nuqsonlari va chuqurliklarining yuqori zichligini ko'rsatadi. Shuning uchun qurilmani ishlab chiqarishdan oldin kimyoviy va mexanik polishing jarayonlari talab qilinadi. b-Ga2O3 epitaksi uchun HVPE texnologiyasi odatda (001) b-Ga2O3 matritsasining yuqori haroratli reaktsiyasini targ'ib qilish uchun kashshoflar sifatida gazsimon GaCl va O2 dan foydalanadi. 9-rasmda epitaksial plyonkaning sirt holati va o'sish tezligi haroratga bog'liq. So'nggi yillarda Yaponiyaning Novel Crystal Technology Inc. kompaniyasi HVPE gomoepitaxial b-Ga2O3 bo'yicha muhim tijoriy muvaffaqiyatga erishdi, epitaksial qatlam qalinligi 5 dan 10 mkm gacha va gofret o'lchamlari 2 va 4 dyuym. Bundan tashqari, China Electronics Technology Group korporatsiyasi tomonidan ishlab chiqarilgan 20 mkm qalinlikdagi HVPE b-Ga2O3 gomoepitaxial gofretlari ham tijoratlashtirish bosqichiga kirdi.
9-rasm HVPE usuli b-Ga2O3
2.4 PLD usuli
PLD texnologiyasi asosan murakkab oksidli plyonkalar va heterostrukturalarni joylashtirish uchun ishlatiladi. PLD o'sish jarayonida foton energiyasi elektron emissiya jarayoni orqali maqsadli materialga ulanadi. MBE dan farqli o'laroq, PLD manba zarralari juda yuqori energiyali (>100 eV) lazer nurlanishidan hosil bo'ladi va keyinchalik qizdirilgan substratga joylashtiriladi. Biroq, ablasyon jarayonida ba'zi yuqori energiyali zarralar to'g'ridan-to'g'ri material yuzasiga ta'sir qiladi, nuqta nuqsonlarini yaratadi va shu bilan filmning sifatini pasaytiradi. MBE usuliga o'xshab, RHEED PLD b-Ga2O3 yotqizish jarayonida real vaqtda materialning sirt tuzilishi va morfologiyasini kuzatish uchun ishlatilishi mumkin, bu esa tadqiqotchilarga o'sish ma'lumotlarini aniq olish imkonini beradi. PLD usuli yuqori o'tkazuvchan b-Ga2O3 plyonkalarini ishlab chiqarishi kutilmoqda, bu uni Ga2O3 quvvat qurilmalarida optimallashtirilgan ohmik kontaktli yechimga aylantiradi.
Shakl 10 Si qo'shilgan Ga2O3 ning AFM tasviri
2.5 MIST-CVD usuli
MIST-CVD nisbatan sodda va tejamkor yupqa plyonka o'sishi texnologiyasidir. Ushbu CVD usuli nozik plyonka cho'kishiga erishish uchun atomizatsiya qilingan prekursorni substratga purkash reaktsiyasini o'z ichiga oladi. Biroq, hozirgacha tuman CVD yordamida yetishtirilgan Ga2O3 hali ham yaxshi elektr xususiyatlariga ega emas, bu esa kelajakda yaxshilash va optimallashtirish uchun juda ko'p joy qoldiradi.
Yuborilgan vaqt: 2024 yil 30-may