Teicneolaíocht fáis eipitacsach agus gráin sheasta ocsaídithe-Ⅱ

2. Fás scannáin tanaí eipitacsaigh

Soláthraíonn an tsubstráit ciseal tacaíochta fisiceach nó ciseal seoltaí do ghléasanna cumhachta Ga2O3. Is é an chéad chiseal tábhachtach eile an ciseal cainéil nó an ciseal eipitacsach a úsáidtear le haghaidh friotaíocht voltais agus iompar iompróra. Chun voltas miondealú a mhéadú agus friotaíocht seoltaí a íoslaghdú, is réamhriachtanais iad tiús inrialaithe agus tiúchan dópála, chomh maith le cáilíocht ábhair is fearr. De ghnáth, déantar ciseal eipitacsach Ga2O3 ardchaighdeáin a thaisceadh ag baint úsáide as eipitacsas bhíoma móilíneach (MBE), taisceadh gaile ceimiceach orgánach miotail (MOCVD), taisceadh gaile halide (HVPE), taisceadh léasair cuislithe (PLD), agus teicnící taisceadh bunaithe ar CVD ceo.

Tábla 2 Roinnt teicneolaíochtaí eipitacsacha ionadaíocha

2.1 Modh MBE

Tá cáil ar theicneolaíocht MBE as a cumas scannáin β-Ga2O3 ardchaighdeáin, saor ó lochtanna a fhás le dópáil cineál-n inrialaithe mar gheall ar a thimpeallacht folúis thar a bheith ard agus íonacht ard ábhair. Mar thoradh air sin, tá sé anois ar cheann de na teicneolaíochtaí taiscthe scannán tanaí β-Ga2O3 is mó staidéar agus is mó a bhfuiltear in ann tráchtálú orthu. Ina theannta sin, d'ullmhaigh an modh MBE sraith scannáin tanaí heitreostruchtúir β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 ardchaighdeáin, íseal-dópáilte go rathúil freisin. Is féidir le MBE struchtúr agus moirfeolaíocht an dromchla a mhonatóiriú i bhfíor-am le cruinneas an tsraith adamhach trí úsáid a bhaint as difreaction leictreon ardfhuinnimh frithchaiteach (RHEED). Mar sin féin, tá go leor dúshlán fós roimh scannáin β-Ga2O3 a fhástar ag baint úsáide as teicneolaíocht MBE, amhail ráta fáis íseal agus méid beag scannáin. Fuair ​​an staidéar amach go raibh an ráta fáis san ord (010)>(001)>(−201)>(100). Faoi choinníollacha atá beagán saibhir i Ga idir 650 agus 750°C, taispeánann β-Ga2O3 (010) fás is fearr le dromchla réidh agus ráta fáis ard. Ag baint úsáide as an modh seo, baineadh amach eipitacsaíocht β-Ga2O3 go rathúil le garbhacht RMS de 0.1 nm. β-Ga2O3 I dtimpeallacht atá saibhir i Ga, taispeántar scannáin MBE a fhástar ag teochtaí éagsúla sa fhigiúr. Tá sliseáin 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE táirgthe go heipitacsach go rathúil ag Novel Crystal Technology Inc.. Soláthraíonn siad foshraitheanna criostail aonair β-Ga2O3 dírithe (010) ardchaighdeáin le tiús 500 μm agus FWHM XRD faoi bhun 150 soicind stua. Tá an foshraith dópáilte le Sn nó dópáilte le Fe. Tá tiúchan dópála de 1E18 go 9E18cm−3 ag an tsubstráit seoltaí dópáilte le Sn, agus tá friotaíocht níos airde ná 10E10 Ω cm ag an tsubstráit leath-inslithe dópáilte le hiarann.

2.2 Modh MOCVD

Úsáideann MOCVD comhdhúile orgánacha miotail mar ábhair réamhtheachtaí chun scannáin tanaí a fhás, rud a bhaineann táirgeadh tráchtála ar scála mór amach. Agus Ga2O3 á fhás ag baint úsáide as an modh MOCVD, úsáidtear trímheitilgailliam (TMGa), tríeitiolgailliam (TEGa) agus Ga (formáit dépheinteile glycol) de ghnáth mar fhoinse Ga, agus úsáidtear H2O, O2 nó N2O mar fhoinse ocsaigine. De ghnáth, bíonn teochtaí arda (>800°C) ag teastáil le haghaidh fás ag baint úsáide as an modh seo. Tá an cumas ag an teicneolaíocht seo tiúchan íseal iompróra agus soghluaisteacht leictreon ag teocht ard agus íseal a bhaint amach, mar sin tá sí an-tábhachtach chun gléasanna cumhachta β-Ga2O3 ardfheidhmíochta a bhaint amach. I gcomparáid leis an modh fáis MBE, tá an buntáiste ag MOCVD go mbaintear rátaí fáis an-ard de scannáin β-Ga2O3 amach mar gheall ar shaintréithe fáis ardteochta agus imoibrithe ceimiceacha.

Fíor 7 β-Ga2O3 (010) íomhá AFM

Fíor 8 β-Ga2O3 An gaol idir μ agus friotaíocht leatháin arna tomhas ag Hall agus teocht

2.3 Modh HVPE

Is teicneolaíocht eipitacsach aibí í HVPE agus tá sí in úsáid go forleathan i bhfás eipitacsach leathsheoltóirí cumaisc III-V. Tá HVPE aitheanta as a chostas táirgthe íseal, a ráta fáis tapa, agus a thiús ard scannáin. Ba chóir a thabhairt faoi deara go mbíonn moirfeolaíocht dhromchla garbh agus dlús ard lochtanna agus poill dromchla ag HVPEβ-Ga2O3 de ghnáth. Dá bhrí sin, tá gá le próisis snasta ceimiceacha agus meicniúla sula ndéantar an fheiste a mhonarú. De ghnáth, úsáideann teicneolaíocht HVPE le haghaidh eipitacsach β-Ga2O3 GaCl gásach agus O2 mar réamhtheachtaithe chun imoibriú ardteochta an mhaitrís (001) β-Ga2O3 a chur chun cinn. Taispeánann Fíor 9 riocht an dromchla agus ráta fáis an scannáin eipitacsaigh mar fheidhm de theocht. Le blianta beaga anuas, tá rath tráchtála suntasach bainte amach ag Novel Crystal Technology Inc. na Seapáine i β-Ga2O3 homoepitacsach HVPE, le tiús ciseal eipitacsach de 5 go 10 μm agus méideanna vaiféir de 2 agus 4 orlach. Ina theannta sin, tá sliseáin homoepitaxial HVPE β-Ga2O3 20 μm ar tiús, arna dtáirgeadh ag China Electronics Technology Group Corporation, tagtha isteach sa chéim tráchtálaithe freisin.

Fíor 9 Modh HVPE β-Ga2O3

2.4 Modh PLD

Úsáidtear teicneolaíocht PLD go príomha chun scannáin ocsaíde casta agus heitrestruchtúir a thaisceadh. Le linn phróiseas fáis PLD, déantar fuinneamh fótóin a nascadh leis an ábhar sprice tríd an bpróiseas astaíochta leictreon. I gcodarsnacht le MBE, cruthaítear cáithníní foinse PLD trí radaíocht léasair le fuinneamh thar a bheith ard (>100 eV) agus ina dhiaidh sin taisctear iad ar foshraith théite. Mar sin féin, le linn an phróisis abláisiú, beidh tionchar díreach ag roinnt cáithníní ardfhuinnimh ar dhromchla an ábhair, rud a chruthaíonn lochtanna pointe agus a laghdaíonn cáilíocht an scannáin dá bharr. Cosúil leis an modh MBE, is féidir RHEED a úsáid chun struchtúr dromchla agus moirfeolaíocht an ábhair a mhonatóiriú i bhfíor-am le linn phróiseas taiscthe β-Ga2O3 PLD, rud a ligeann do thaighdeoirí faisnéis fáis a fháil go cruinn. Táthar ag súil go bhfásfaidh an modh PLD scannáin β-Ga2O3 an-seoltacha, rud a fhágann gur réiteach teagmhála ómach optamaithe é i bhfeistí cumhachta Ga2O3.

Fíor 10 Íomhá AFM de Ga2O3 dópáilte le Si

2.5 Modh MIST-CVD

Is teicneolaíocht fáis scannán tanaí réasúnta simplí agus cost-éifeachtach í MIST-CVD. Baineann an modh CVD seo le réamhtheachtaí adamhaithe a spraeáil ar foshraith chun taisceadh scannán tanaí a bhaint amach. Mar sin féin, go dtí seo, níl airíonna leictreacha maithe ag Ga2O3 a fhástar ag baint úsáide as CVD ceo, rud a fhágann go bhfuil go leor deiseanna ann le haghaidh feabhsúcháin agus optamaithe sa todhchaí.