אַקסאַדייזד שטייענדיק קערל און עפּיטאַקסיאַל גראָוט טעכנאָלאָגיע-Ⅱ

2. עפּיטאַקסיאַל דין פילם גראָוט

די סאַבסטרייט גיט אַ גשמיות שטיצן שיכטע אָדער קאַנדאַקטיוו שיכטע פֿאַר Ga2O3 מאַכט דעוויסעס. דער ווייַטער וויכטיק שיכטע איז די קאַנאַל שיכטע אָדער עפּיטאַקסיאַל שיכטע געניצט פֿאַר וואָולטידזש קעגנשטעל און טרעגער אַריבערפירן. אין סדר צו פאַרגרעסערן ברייקדאַון וואָולטידזש און מינאַמייז קאַנדאַקשאַן קעגנשטעל, קאַנטראָולאַבאַל גרעב און דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן, ווי געזונט ווי אָפּטימאַל מאַטעריאַל קוואַליטעט, זענען עטלעכע פּרירעקוואַזאַץ. הויך קוואַליטעט Ga2O3 עפּיטאַקסיאַל לייַערס זענען טיפּיקלי דאַפּאַזיטיד ניצן מאָלעקולאַר שטראַל עפּיטאַקסי (MBE), מעטאַל אָרגאַניק כעמישער פארע דעפּאַזישאַן (MOCVD), כאַלייד פארע דעפּאַזישאַן (HVPE), פּולסעד לאַזער דעפּאַזישאַן (PLD), און נעפּל קווד באזירט דעפּאַזישאַן טעקניקס.

טיש 2 עטלעכע רעפּריזענאַטיוו עפּיטאַקסיאַל טעקנאַלאַדזשיז

2.1 MBE אופֿן

MBE טעכנאָלאָגיע איז באַרימט פֿאַר זייַן פיייקייט צו וואַקסן הויך-קוואַליטעט, דעפעקט-פריי β-Ga2O3 פילמס מיט קאַנטראָולאַבאַל n-טיפּ דאָפּינג רעכט צו זיין הינטער-הויך וואַקוום סוויווע און הויך מאַטעריאַל ריינקייַט. ווי אַ רעזולטאַט, עס איז געווארן איינער פון די מערסט וויידלי געלערנט און פּאַטענטשאַלי קאַמערשאַלייזד β-Ga2O3 דין פילם דעפּאַזישאַן טעקנאַלאַדזשיז. אין דערצו, די MBE אופֿן אויך הצלחה צוגעגרייט אַ הויך-קוואַליטעט, נידעריק-דאָפּט העטעראָסטראַקטשער β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 דין פילם שיכטע. MBE קענען מאָניטאָר ייבערפלאַך סטרוקטור און מאָרפאָלאָגי אין פאַקטיש צייט מיט אַטאָמישע שיכטע פּינטלעכקייַט דורך ניצן אָפּשפּיגלונג הויך ענערגיע עלעקטראָן דיפראַקשאַן (RHEED). אָבער, β-Ga2O3 פילמס דערוואַקסן מיט MBE טעכנאָלאָגיע נאָך האָבן פילע טשאַלאַנדזשיז, אַזאַ ווי נידעריק וווּקס קורס און קליין פילם גרייס. די לערנען געפונען אַז דער וווּקס קורס איז געווען אין די סדר פון (010)> (001)> (-201)> (100). אונטער אַ ביסל גאַ-רייַך טנאָים פון 650 צו 750 ° C, β-Ga2O3 (010) יגזיבאַץ אָפּטימאַל וווּקס מיט אַ גלאַט ייבערפלאַך און הויך וווּקס קורס. מיט דעם אופֿן, β-Ga2O3 עפּיטאַקסי איז הצלחה אַטשיווד מיט אַ רמס ראַפנאַס פון 0.1 נם. β-Ga2O3 אין אַ גאַ-רייַך סוויווע, MBE פילמס דערוואַקסן אין פאַרשידענע טעמפּעראַטורעס זענען געוויזן אין די פיגור. ראָמאַן קריסטאַל טעכנאָלאָגיע ינק. האט הצלחה פּראָדוסעד 10 × 15 מם 2 β-Ga2O3MBE ווייפערז. זיי צושטעלן הויך קוואַליטעט (010) אָריענטיד β-Ga2O3 איין קריסטאַל סאַבסטרייץ מיט אַ גרעב פון 500 μם און XRD FWHM אונטער 150 קרייַזבויגן סעקונדעס. דער סאַבסטרייט איז Sn דאָופּט אָדער Fe דאָופּט. די SN-דאָפּט קאַנדאַקטיוו סאַבסטרייט האט אַ דאָפּינג קאַנסאַנטריישאַן פון 1E18 צו 9E18cm-3, בשעת די פּרעסן-דאַפּט האַלב-ינסאַלייטינג סאַבסטרייט האט אַ רעסיסטיוויטי העכער ווי 10E10 Ω סענטימעטער.

2.2 MOCVD אופֿן

MOCVD ניצט מעטאַל אָרגאַניק קאַמפּאַונדז ווי פּריקערסער מאַטעריאַלס צו וואַקסן דין פילמס, און דערמיט דערגרייכן גרויס-וואָג געשעפט פּראָדוקציע. ווען גראָוינג Ga2O3 מיט די MOCVD אופֿן, טרימעטהילגאַליום (TMGa), טריעטהילגאַליום (TEGa) און Ga (דיפּענטיל גלייקאָל פאָרמאַטע) זענען יוזשאַוואַלי געניצט ווי די גאַ מקור, בשעת H2O, O2 אָדער N2O זענען געניצט ווי די זויערשטאָף מקור. גראָוט ניצן דעם אופֿן בכלל ריקווייערז הויך טעמפּעראַטורעס (> 800 ° C). די טעכנאָלאָגיע האט די פּאָטענציעל צו דערגרייכן נידעריק טרעגער קאַנסאַנטריישאַן און הויך און נידעריק טעמפּעראַטור עלעקטראָן מאָביליטי, אַזוי עס איז פון גרויס באַטייַט פֿאַר די מעקייַעם פון הויך-פאָרשטעלונג β-גאַ2אָ3 מאַכט דעוויסעס. קאַמפּערד מיט די MBE גראָוט אופֿן, MOCVD האט די מייַלע פון ​​דערגרייכן זייער הויך גראָוט רייץ פון β-Ga2O3 פילמס רעכט צו דער קעראַקטעריסטיקס פון הויך טעמפּעראַטור גראָוט און כעמיש ריאַקשאַנז.

פיגורע 7 β-גאַ2אָ3 (010) אַפם בילד

פיגורע 8 β-גאַ2אָ3 די שייכות צווישן μ און בויגן קעגנשטעל געמאסטן דורך האַלל און טעמפּעראַטור

2.3 HVPE אופֿן

HVPE איז אַ דערוואַקסן עפּיטאַקסיאַל טעכנאָלאָגיע און איז וויידלי געניצט אין די עפּיטאַקסיאַל וווּקס פון III-V קאַמפּאַונד סעמיקאַנדאַקטערז. HVPE איז באַוווסט פֿאַר זיין נידעריק פּראָדוקציע קאָס, שנעל וווּקס קורס און הויך פילם גרעב. עס זאָל זיין אנגעוויזן אַז HVPEβ-Ga2O3 יוזשאַוואַלי יגזיבאַץ פּראָסט ייבערפלאַך מאָרפאָלאָגי און הויך געדיכטקייַט פון ייבערפלאַך חסרונות און פּיץ. דעריבער, כעמיש און מעטשאַניקאַל פּאַלישינג פּראַסעסאַז זענען פארלאנגט איידער מאַנופאַקטורינג די מיטל. HVPE טעכנאָלאָגיע פֿאַר β-Ga2O3 עפּיטאַקסי יוזשאַוואַלי ניצט גאַסאַז גאַקל און אָ2 ווי פּריקערסערז צו העכערן די הויך-טעמפּעראַטור אָפּרוף פון די (001) β-גאַ2אָ3 מאַטריץ. פיגורע 9 ווייזט די ייבערפלאַך צושטאַנד און וווּקס קורס פון די עפּיטאַקסיאַל פילם ווי אַ פֿונקציע פון ​​טעמפּעראַטור. אין די לעצטע יאָרן, יאַפּאַן ס ראָמאַן קריסטאַל טעכנאָלאָגיע ינק. האט אַטשיווד באַטייטיק געשעפט הצלחה אין HVPE האָמאָעפּיטאַקסיאַל β-Ga2O3, מיט עפּיטאַקסיאַל שיכטע טהיקנעססעס פון 5 צו 10 μם און ווייפער סיזעס פון 2 און 4 אינטשעס. אין אַדישאַן, 20 μm דיק HVPE β-Ga2O3 האָמאָעפּיטאַקסיאַל ווייפערז געשאפן דורך טשיינאַ עלעקטראָניקס טעכנאָלאָגיע גרופע קאָרפּאָראַטיאָן זענען אויך אריין אין די קאַמערשאַליזיישאַן בינע.

פיגורע 9 הוופּע אופֿן β-גאַ2אָ3

2.4 PLD אופֿן

PLD טעכנאָלאָגיע איז דער הויפּט געניצט צו אַוועקלייגן קאָמפּלעקס אַקסייד פילמס און העטעראָסטראַקטשערס. בעשאַס די PLD וווּקס פּראָצעס, פאָטאָן ענערגיע איז קאַפּאַלד צו די ציל מאַטעריאַל דורך די עלעקטראָן ימישאַן פּראָצעס. אין קאַנטראַסט צו MBE, PLD מקור פּאַרטיקאַלז זענען געשאפן דורך לאַזער ראַדיאַציע מיט גאָר הויך ענערגיע (>100 eV) און דערנאָך דאַפּאַזיטיד אויף אַ העאַטעד סאַבסטרייט. אָבער, בעשאַס די אַבלאַטיאָן פּראָצעס, עטלעכע הויך-ענערגיע פּאַרטיקאַלז וועט גלייַך פּראַל אויף די מאַטעריאַל ייבערפלאַך, קריייטינג פונט חסרונות און אַזוי רידוסינג די קוואַליטעט פון די פילם. ענלעך צו די MBE אופֿן, RHEED קענען זיין געוויינט צו מאָניטאָר די ייבערפלאַך סטרוקטור און מאָרפאָלאָגי פון דעם מאַטעריאַל אין פאַקטיש צייט בעשאַס די PLD β-Ga2O3 דעפּאַזישאַן פּראָצעס, אַלאַוינג ריסערטשערז צו אַקיעראַטלי באַקומען גראָוט אינפֿאָרמאַציע. די PLD אופֿן איז געריכט צו וואַקסן העכסט קאַנדאַקטיוו β-Ga2O3 פילמס, מאכן עס אַ אָפּטימיזעד אָמיק קאָנטאַקט לייזונג אין Ga2O3 מאַכט דעוויסעס.

פיגורע 10 AFM בילד פון Si Doped Ga2O3

2.5 MIST-CVD אופֿן

MIST-CVD איז אַ לעפיערעך פּשוט און קאָס-עפעקטיוו דין פילם גראָוט טעכנאָלאָגיע. דעם CVD אופֿן ינוואַלווז דער אָפּרוף פון ספּרייינג אַ אַטאָמיזעד פּריקערסער אַנטו אַ סאַבסטרייט צו דערגרייכן דין פילם דעפּאַזישאַן. אָבער, ביז איצט, Ga2O3 דערוואַקסן מיט נעפּל CVD נאָך פעלן גוט עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס, וואָס לאָזן אַ פּלאַץ פון פּלאַץ פֿאַר פֿאַרבעסערונג און אַפּטאַמאַזיישאַן אין דער צוקונפֿט.