2. Epitaksiale tinne filmgroei
It substraat leveret in fysike stipelaach of geliedende laach foar Ga2O3-krêftapparaten. De folgjende wichtige laach is de kanaallaach of epitaksiale laach dy't brûkt wurdt foar spanningsresistinsje en ladingdragertransport. Om de trochslachspanning te ferheegjen en de geliedingsresistinsje te minimalisearjen, binne kontrolearbere dikte en dopingkonsintraasje, lykas optimale materiaalkwaliteit, guon betingsten. Ga2O3 epitaksiale lagen fan hege kwaliteit wurde typysk ôfset mei molekulêre strielepitaksy (MBE), metaal-organyske gemyske dampôfsetting (MOCVD), halogenidedampôfsetting (HVPE), pulsearre laserôfsetting (PLD), en mist-CVD-basearre ôfsettingstechniken.
Tabel 2 Guon fertsjintwurdigjende epitaksiale technologyen
2.1 MBE-metoade
MBE-technology is ferneamd om syn fermogen om β-Ga2O3-films fan hege kwaliteit sûnder defekten te groeien mei kontrolearbere n-type doping fanwegen syn ultrahege fakuümomjouwing en hege materiaalsuverens. As gefolch is it ien fan 'e meast bestudearre en potinsjeel kommersjalisearre β-Ga2O3 tinne-filmôfsettingstechnologyen wurden. Derneist hat de MBE-metoade ek mei súkses in tinne-filmlaach fan hege kwaliteit mei lege doping fan in heterostruktuer β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 taret. MBE kin de oerflakstruktuer en morfology yn realtime kontrolearje mei presyzje fan atoomlaach troch gebrûk te meitsjen fan refleksje mei hege enerzjy-elektronendiffraksje (RHEED). β-Ga2O3-films dy't groeid binne mei MBE-technology steane lykwols noch foar in protte útdagings, lykas in lege groeisnelheid en in lytse filmgrutte. De stúdzje fûn dat de groeisnelheid yn 'e oarder fan (010)>(001)>(−201)>(100) wie. Under wat Ga-rike omstannichheden fan 650 oant 750 °C lit β-Ga2O3 (010) optimale groei sjen mei in glêd oerflak en in hege groeisnelheid. Mei dizze metoade waard β-Ga2O3-epitaxy mei súkses berikt mei in RMS-rûchheid fan 0,1 nm. β-Ga2O3 Yn in Ga-rike omjouwing wurde MBE-films dy't by ferskate temperatueren groeid binne, werjûn yn 'e figuer. Novel Crystal Technology Inc. hat mei súkses epitaksiaal 10 × 15 mm2 β-Ga2O3MBE-wafers produsearre. Se leverje hege kwaliteit (010)-oriïntearre β-Ga2O3 ienkristalsubstraten mei in dikte fan 500 μm en XRD FWHM ûnder 150 bôgesekonden. It substraat is Sn-dopearre of Fe-dopearre. It Sn-dopearre geleidende substraat hat in dopingkonsintraasje fan 1E18 oant 9E18cm−3, wylst it izer-dopearre heal-isolearjende substraat in wjerstân hat dy't heger is as 10E10 Ω cm.
2.2 MOCVD-metoade
MOCVD brûkt metaal-organyske ferbiningen as foargongersmaterialen om tinne films te groeien, wêrtroch't kommersjele produksje op grutte skaal berikt wurdt. By it groeien fan Ga2O3 mei de MOCVD-metoade wurde trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) en Ga (dipentylglycolformiaat) meastentiids brûkt as de Ga-boarne, wylst H2O, O2 of N2O brûkt wurde as de soerstofboarne. Groei mei dizze metoade fereasket oer it algemien hege temperatueren (>800 °C). Dizze technology hat de potinsje om in lege dragerkonsintraasje en hege en lege temperatuer elektronmobiliteit te berikken, dus it is fan grut belang foar de realisaasje fan hege prestaasjes β-Ga2O3-krêftapparaten. Yn ferliking mei de MBE-groeimetoade hat MOCVD it foardiel dat it heul hege groeisnelheden fan β-Ga2O3-films berikt fanwegen de skaaimerken fan hege temperatuergroei en gemyske reaksjes.
figuer 7 β-Ga2O3 (010) AFM ôfbylding
Figuer 8 β-Ga2O3 De relaasje tusken μ en plaatresistinsje metten troch Hall en temperatuer
2.3 HVPE-metoade
HVPE is in folwoeksen epitaksiale technology en is in soad brûkt yn 'e epitaksiale groei fan III-V gearstalde healgeleiders. HVPE stiet bekend om syn lege produksjekosten, rappe groeisnelheid en hege filmdikte. It moat opmurken wurde dat HVPEβ-Ga2O3 meastentiids in rûge oerflakmorfology en hege tichtheid fan oerflakdefekten en putten sjen lit. Dêrom binne gemyske en meganyske polearprosessen fereaske foardat it apparaat produsearre wurdt. HVPE-technology foar β-Ga2O3-epitaxy brûkt meastentiids gasfoarmige GaCl en O2 as foargongers om de hege-temperatuerreaksje fan 'e (001) β-Ga2O3-matrix te befoarderjen. Figuer 9 lit de oerflakkondysje en groeisnelheid fan 'e epitaksiale film sjen as funksje fan temperatuer. Yn 'e lêste jierren hat it Japanske Novel Crystal Technology Inc. wichtige kommersjele súkses berikt yn HVPE homoepitaksiale β-Ga2O3, mei epitaksiale laachdikten fan 5 oant 10 μm en wafergrutte fan 2 en 4 inch. Derneist binne 20 μm dikke HVPE β-Ga2O3 homoepitaxiale wafers produsearre troch China Electronics Technology Group Corporation ek de kommersjalisaasjefaze yngien.
Figuer 9 HVPE-metoade β-Ga2O3
2.4 PLD-metoade
PLD-technology wurdt benammen brûkt om komplekse oksidefilms en heterostrukturen ôf te setten. Tidens it PLD-groeiproses wurdt fotonenerzjy keppele oan it doelmateriaal fia it elektronemisjeproses. Yn tsjinstelling ta MBE wurde PLD-boarnepartikels foarme troch laserstrieling mei ekstreem hege enerzjy (>100 eV) en dêrnei ôfset op in ferwaarme substraat. Tidens it ablaasjeproses sille guon heechenerzjypartikels lykwols direkt ynfloed hawwe op it oerflak fan it materiaal, wêrtroch puntdefekten ûntsteane en sa de kwaliteit fan 'e film ferminderet. Fergelykber mei de MBE-metoade kin RHEED brûkt wurde om de oerflakstruktuer en morfology fan it materiaal yn realtime te kontrolearjen tidens it PLD β-Ga2O3-ôfsettingsproses, wêrtroch ûndersikers sekuer groeiynformaasje kinne krije. De PLD-metoade wurdt ferwachte heechgeleidende β-Ga2O3-films te groeien, wêrtroch it in optimalisearre ohmske kontaktoplossing is yn Ga2O3-krêftapparaten.
Figuer 10 AFM-ôfbylding fan Si-dopearre Ga2O3
2.5 MIST-CVD-metoade
MIST-CVD is in relatyf ienfâldige en kosten-effektive technology foar tinne-filmgroei. Dizze CVD-metoade omfettet de reaksje fan it spuiten fan in ferstoarne foargonger op in substraat om tinne-filmôfsetting te berikken. Oant no ta mist Ga2O3 dy't groeid is mei mist-CVD lykwols noch altyd goede elektryske eigenskippen, wat in soad romte lit foar ferbettering en optimalisaasje yn 'e takomst.
Pleatsingstiid: 30 maaie 2024