Oxidized nga nagbarog nga lugas ug teknolohiya sa pagtubo sa epitaxial-Ⅱ

2. Pagtubo sa nipis nga pelikula nga epitaxial

Ang substrate naghatag og pisikal nga suporta nga layer o conductive layer para sa mga Ga2O3 power device. Ang sunod nga importante nga layer mao ang channel layer o epitaxial layer nga gigamit para sa voltage resistance ug carrier transport. Aron madugangan ang breakdown voltage ug maminusan ang conduction resistance, ang kontrolado nga gibag-on ug doping concentration, ingon man ang optimal nga kalidad sa materyal, mao ang pipila ka mga kinahanglanon. Ang taas nga kalidad nga Ga2O3 epitaxial layers kasagarang ideposito gamit ang molecular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), halide vapor deposition (HVPE), pulsed laser deposition (PLD), ug fog CVD based deposition techniques.

Talaan 2 Pipila ka representante nga mga teknolohiya sa epitaxial

2.1 Pamaagi sa MBE

Ang teknolohiya sa MBE nailhan tungod sa abilidad niini sa pagpatubo og taas nga kalidad, walay depekto nga β-Ga2O3 nga mga pelikula nga adunay kontrolado nga n-type doping tungod sa ultra-high vacuum environment ug taas nga kaputli sa materyal. Tungod niini, kini nahimong usa sa labing kaylap nga gitun-an ug posibleng komersyalisado nga β-Ga2O3 thin film deposition technologies. Dugang pa, ang pamaagi sa MBE malampuson usab nga nag-andam og taas nga kalidad, ubos nga doped heterostructure β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 thin film layer. Ang MBE makamonitor sa istruktura sa nawong ug morphology sa tinuod nga oras nga adunay atomic layer precision pinaagi sa paggamit sa reflection high energy electron diffraction (RHEED). Bisan pa, ang mga β-Ga2O3 nga mga pelikula nga gipatubo gamit ang teknolohiya sa MBE nag-atubang gihapon og daghang mga hagit, sama sa ubos nga rate sa pagtubo ug gamay nga gidak-on sa pelikula. Nakaplagan sa pagtuon nga ang rate sa pagtubo naa sa han-ay sa (010)>(001)>(−201)>(100). Ubos sa gamay nga Ga-rich nga mga kondisyon nga 650 hangtod 750°C, ang β-Ga2O3 (010) nagpakita sa labing maayo nga pagtubo nga adunay hamis nga nawong ug taas nga rate sa pagtubo. Gamit kini nga pamaagi, ang β-Ga2O3 epitaxy malampuson nga nakab-ot nga adunay RMS roughness nga 0.1 nm. β-Ga2O3 Sa usa ka palibot nga Ga-rich, ang mga MBE film nga gipatubo sa lainlaing mga temperatura gipakita sa hulagway. Ang Novel Crystal Technology Inc. malampuson nga nakagama og 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE wafers sa epitaxially. Naghatag kini og taas nga kalidad nga (010) oriented β-Ga2O3 single crystal substrates nga adunay gibag-on nga 500 μm ug XRD FWHM nga ubos sa 150 arc seconds. Ang substrate gi-Sn doped o Fe doped. Ang Sn-doped conductive substrate adunay doping concentration nga 1E18 hangtod 9E18cm−3, samtang ang iron-doped semi-insulating substrate adunay resistivity nga mas taas kaysa 10E10 Ω cm.

2.2 Pamaagi sa MOCVD

Ang MOCVD mogamit ug mga metal organic compound isip precursor materials aron motubo ang nipis nga mga film, sa ingon makab-ot ang dako nga komersyal nga produksiyon. Kung motubo ang Ga2O3 gamit ang pamaagi sa MOCVD, ang trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) ug Ga (dipentyl glycol formate) kasagarang gigamit isip tinubdan sa Ga, samtang ang H2O, O2 o N2O gigamit isip tinubdan sa oksiheno. Ang pagtubo gamit kini nga pamaagi sa kasagaran nanginahanglan ug taas nga temperatura (>800°C). Kini nga teknolohiya adunay potensyal nga makab-ot ang ubos nga konsentrasyon sa carrier ug taas ug ubos nga temperatura nga paglihok sa electron, busa kini adunay dakong importansya sa pagkaamgo sa mga high-performance nga β-Ga2O3 power device. Kung itandi sa pamaagi sa pagtubo sa MBE, ang MOCVD adunay bentaha sa pagkab-ot sa taas kaayo nga rate sa pagtubo sa β-Ga2O3 films tungod sa mga kinaiya sa pagtubo sa taas nga temperatura ug mga reaksiyon sa kemikal.

Figure 7 β-Ga2O3 (010) AFM nga hulagway

Hulagway 8 β-Ga2O3 Ang relasyon tali sa μ ug resistensya sa sheet nga gisukod sa Hall ug temperatura

2.3 Pamaagi sa HVPE

Ang HVPE usa ka hamtong nga teknolohiya sa epitaxial ug kaylap nga gigamit sa epitaxial nga pagtubo sa III-V compound semiconductors. Ang HVPE nailhan tungod sa mubu nga gasto sa produksiyon, paspas nga rate sa pagtubo, ug taas nga gibag-on sa pelikula. Kinahanglan nga matikdan nga ang HVPEβ-Ga2O3 kasagaran nagpakita sa rough surface morphology ug taas nga density sa mga depekto sa nawong ug mga lungag. Busa, gikinahanglan ang mga proseso sa kemikal ug mekanikal nga pagpasinaw sa dili pa himuon ang aparato. Ang teknolohiya sa HVPE alang sa β-Ga2O3 epitaxy kasagaran naggamit ug gaseous GaCl ug O2 isip mga precursor aron mapalambo ang high-temperature nga reaksyon sa (001) β-Ga2O3 matrix. Gipakita sa Figure 9 ang kondisyon sa nawong ug rate sa pagtubo sa epitaxial film isip function sa temperatura. Sa bag-ohay nga mga tuig, ang Novel Crystal Technology Inc. sa Japan nakab-ot ang hinungdanon nga komersyal nga kalampusan sa HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, nga adunay gibag-on sa epitaxial layer nga 5 hangtod 10 μm ug gidak-on sa wafer nga 2 ug 4 ka pulgada. Dugang pa, ang 20 μm nga gibag-on nga HVPE β-Ga2O3 homoepitaxial wafers nga gihimo sa China Electronics Technology Group Corporation nakasulod na usab sa yugto sa komersyo.

Hulagway 9 Pamaagi sa HVPE β-Ga2O3

2.4 Pamaagi sa PLD

Ang teknolohiya sa PLD kasagarang gigamit sa pagdeposito sa mga komplikado nga oxide films ug heterostructures. Atol sa proseso sa pagtubo sa PLD, ang enerhiya sa photon gikonektar sa target nga materyal pinaagi sa proseso sa electron emission. Sukwahi sa MBE, ang mga partikulo sa tinubdan sa PLD giporma pinaagi sa laser radiation nga adunay taas kaayo nga enerhiya (>100 eV) ug dayon gideposito sa usa ka gipainit nga substrate. Bisan pa, atol sa proseso sa ablation, ang pipila ka mga partikulo nga taas og enerhiya direktang makaapekto sa nawong sa materyal, nga makamugna og mga depekto sa punto ug sa ingon makapakunhod sa kalidad sa pelikula. Sama sa pamaagi sa MBE, ang RHEED magamit aron mabantayan ang istruktura sa nawong ug morpolohiya sa materyal sa tinuud nga oras atol sa proseso sa pagdeposito sa PLD β-Ga2O3, nga nagtugot sa mga tigdukiduki nga tukma nga makakuha og impormasyon sa pagtubo. Ang pamaagi sa PLD gilauman nga motubo ang mga highly conductive β-Ga2O3 films, nga naghimo niini nga usa ka gi-optimize nga ohmic contact solution sa mga Ga2O3 power device.

Hulagway 10 AFM nga hulagway sa Si doped Ga2O3

2.5 Pamaagi sa MIST-CVD

Ang MIST-CVD usa ka medyo simple ug barato nga teknolohiya sa pagtubo sa thin film. Kini nga pamaagi sa CVD naglakip sa reaksyon sa pag-spray sa usa ka atomized precursor ngadto sa usa ka substrate aron makab-ot ang thin film deposition. Bisan pa, sa pagkakaron, ang Ga2O3 nga gipatubo gamit ang mist CVD kulang pa sa maayong electrical properties, nga nagbilin ug daghang lugar alang sa pagpaayo ug pag-optimize sa umaabot.