3. Epitaxial maldika filmo kresko
La substrato disponigas fizikan subtenan tavolon aŭ konduktan tavolon por Ga2O3-potencaj aparatoj.La sekva grava tavolo estas la kanaltavolo aŭ epitaksa tavolo uzata por tensiorezisto kaj portanta transporto.Por pliigi rompan tension kaj minimumigi konduktan reziston, regebla dikeco kaj dopa koncentriĝo, same kiel optimuma materiala kvalito, estas iuj antaŭkondiĉoj.Altkvalitaj Ga2O3-epitaksiaj tavoloj estas tipe deponitaj per molekula trabo-epitaksio (MBE), metala organika kemia vapordemetado (MOCVD), halogenida vapordemetado (HVPE), pulsita laserdemetado (PLD), kaj nebulo CVD bazigis demetteknikojn.
Tablo 2 Kelkaj reprezentaj epitaksaj teknologioj
3.1 MBE-metodo
MBE-teknologio estas fama pro sia kapablo kreskigi altkvalitajn, sendifektajn β-Ga2O3-filmojn kun kontrolebla n-tipa dopado pro sia ultra-alta malplena medio kaj alta materiala pureco.Kiel rezulto, ĝi fariĝis unu el la plej vaste studitaj kaj eble komercigitaj β-Ga2O3 maldikfilmaj deponteknologioj.Krome, la MBE-metodo ankaŭ sukcese preparis altkvalitan, malalt-dopitan heterostrukturon β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 maldikan filmtavolon.MBE povas monitori surfacstrukturon kaj morfologion en reala tempo kun atomtavola precizeco uzante reflektan altenergian elektrondifrakton (RHEED).Tamen, β-Ga2O3-filmoj kreskigitaj uzante MBE-teknologion daŭre alfrontas multajn defiojn, kiel ekzemple malalta kreskorapideco kaj malgranda filmgrandeco.La studo trovis, ke la kreskorapideco estis en la ordo de (010)>(001)>(−201)>(100).Sub iomete Ga-riĉaj kondiĉoj de 650 ĝis 750 °C, β-Ga2O3 (010) elmontras optimuman kreskon kun glata surfaco kaj alta kreskorapideco.Uzante ĉi tiun metodon, β-Ga2O3-epitaksio estis sukcese atingita kun RMS-krudeco de 0.1 nm.β-Ga2O3 En Ga-riĉa medio, MBE-filmoj kreskigitaj ĉe malsamaj temperaturoj estas montritaj en la figuro.Novel Crystal Technology Inc. sukcese epitaksie produktis 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE-oblatojn.Ili provizas altkvalitajn (010) orientitajn β-Ga2O3 unukristalajn substratojn kun dikeco de 500 μm kaj XRD FWHM sub 150 arkaj sekundoj.La substrato estas Sn dopita aŭ Fe dopita.La Sn-dopita kondukta substrato havas dopan koncentriĝon de 1E18 ĝis 9E18cm−3, dum la fer-dopita duon-izola substrato havas resistivecon pli altan ol 10E10 Ω cm.
3.2 MOCVD-metodo
MOCVD uzas metalajn organikajn komponaĵojn kiel antaŭmaterialojn por kreskigi maldikajn filmojn, tiel atingante grandskalan komercan produktadon.Dum kultivado de Ga2O3 uzante la MOCVD-metodon, trimetilgalio (TMGa), trietilgalio (TEGa) kaj Ga (dipentilglikolformato) estas kutime utiligitaj kiel la Ga-fonto, dum H2O, O2 aŭ N2O estas utiligitaj kiel la oksigenfonto.Kreskado uzante ĉi tiun metodon ĝenerale postulas altajn temperaturojn (>800 °C).Ĉi tiu teknologio havas la eblon atingi malaltan portantan koncentriĝon kaj altan kaj malaltan temperaturan elektronan moveblecon, do ĝi estas de granda signifo por la realigo de alt-efikecaj β-Ga2O3-potencaj aparatoj.Kompare kun la MBE-kreskmetodo, MOCVD havas la avantaĝon atingi tre altajn kreskorapidecojn de β-Ga2O3-filmoj pro la karakterizaĵoj de alt-temperatura kresko kaj kemiaj reakcioj.
Figuro 7 β-Ga2O3 (010) AFM-bildo
Figuro 8 β-Ga2O3 La rilato inter μ kaj folia rezisto mezurita per Hall kaj temperaturo
3.3 HVPE-metodo
HVPE estas matura epitaksia teknologio kaj estis vaste uzata en la epitaksia kresko de III-V kunmetitaj duonkonduktaĵoj.HVPE estas konata pro ĝia malalta produktokosto, rapida kreskorapideco kaj alta filmdikeco.Devus notiĝi ke HVPEβ-Ga2O3 kutime elmontras malglatan surfacmorfologion kaj altan densecon de surfacdifektoj kaj fosaĵoj.Tial, kemiaj kaj mekanikaj poluraj procezoj estas postulataj antaŭ fabrikado de la aparato.HVPE-teknologio por β-Ga2O3 epitaksio kutime uzas gasan GaCl kaj O2 kiel antaŭulojn por antaŭenigi la alt-temperaturan reagon de la (001) β-Ga2O3-matrico.Figuro 9 montras la surfacan kondiĉon kaj kreskorapidecon de la epitaksia filmo kiel funkcio de temperaturo.En la lastaj jaroj, la japana Novel Crystal Technology Inc. atingis signifan komercan sukceson en HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, kun epitaksaj tavoldikaĵoj de 5 ĝis 10 μm kaj oblataj grandecoj de 2 kaj 4 coloj.Krome, 20 μm dikaj HVPE β-Ga2O3 homoepitaxial oblatoj produktitaj de China Electronics Technology Group Corporation ankaŭ eniris la komercigostadion.
Figuro 9 HVPE-metodo β-Ga2O3
3.4 PLD-metodo
PLD-teknologio estas plejparte uzita por deponi kompleksajn oksidfilmojn kaj heterostrukturojn.Dum la PLD-kreskprocezo, fotonenergio estas kunligita al la celmaterialo tra la elektrona emisioprocezo.Kontraste al MBE, PLD-fontopartikloj estas formitaj per lasera radiado kun ekstreme alta energio (>100 eV) kaj poste deponitaj sur varmigita substrato.Tamen, dum la ablacioprocezo, iuj alt-energiaj partikloj rekte efikos la materialan surfacon, kreante punktajn difektojn kaj tiel reduktante la kvaliton de la filmo.Simila al la MBE-metodo, RHEED povas esti uzita por monitori la surfacstrukturon kaj morfologion de la materialo en reala tempo dum la PLD β-Ga2O3-demetprocezo, permesante al esploristoj precize akiri kreskinformojn.La PLD-metodo estas atendita kreskigi tre konduktajn β-Ga2O3-filmojn, igante ĝin optimumigita ohma kontakta solvo en Ga2O3-potencaj aparatoj.
Figuro 10 AFM-bildo de Si-dopita Ga2O3
3.5 MIST-CVD-metodo
MIST-CVD estas relative simpla kaj kostefika maldika filmo-kreskteknologio.Tiu CVD-metodo implikas la reagon de ŝprucado de atomigita antaŭulo sur substraton por atingi maldikfilman atestaĵon.Tamen ĝis nun, Ga2O3 kreskigita per nebulo CVD ankoraŭ malhavas de bonaj elektraj propraĵoj, kio lasas multan lokon por plibonigo kaj optimumigo en la estonteco.
Afiŝtempo: majo-30-2024