2. Fàs film tana epitaxial
Tha an t-substrate a’ toirt seachad sreath taice corporra no sreath giùlain airson innealan cumhachd Ga2O3. Is e an ath shreath chudromach an sreath seanail no an sreath epitaxial a thathas a’ cleachdadh airson strì an aghaidh bholtaids agus còmhdhail giùlain. Gus bholtaids briseadh sìos a mheudachadh agus strì an aghaidh giùlain a lughdachadh, tha tiughas smachdail agus dùmhlachd doping, a bharrachd air càileachd stuthan as fheàrr, nan cuid de na riatanasan. Mar as trice bidh sreathan epitaxial Ga2O3 àrd-inbhe air an tasgadh a’ cleachdadh epitaxy beam moileciuil (MBE), tasgadh smùid ceimigeach organach meatailt (MOCVD), tasgadh smùid halide (HVPE), tasgadh laser cuisleach (PLD), agus dòighean tasgadh stèidhichte air CVD ceò.
Clàr 2 Teicneòlasan epitaxial riochdachail
2.1 Modh MBE
Tha teicneòlas MBE ainmeil airson a chomas filmichean β-Ga2O3 àrd-inbhe, gun lochdan fhàs le doping seòrsa-n a ghabhas smachdachadh air sgàth an àrainneachd falamh ultra-àrd agus purrachd àrd stuthan. Mar thoradh air an sin, tha e air a bhith mar aon de na teicneòlasan tasgadh film tana β-Ga2O3 a chaidh a sgrùdadh gu farsaing agus a dh’ fhaodadh a bhith air a mhalairteachadh. A bharrachd air an sin, dh’ ullaich an dòigh MBE cuideachd sreath film tana heterostructar àrd-inbhe, ìosal-dopaichte β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 gu soirbheachail. Faodaidh MBE structar agus morf-eòlas uachdar a sgrùdadh ann an àm fìor le mionaideachd sreath atamach le bhith a’ cleachdadh diffraction electron àrd-lùth meòrachail (RHEED). Ach, tha mòran dhùbhlain fhathast romhpa aig filmichean β-Ga2O3 a chaidh fhàs a’ cleachdadh teicneòlas MBE, leithid ìre fàis ìosal agus meud film beag. Lorg an sgrùdadh gu robh an ìre fàis anns an òrdugh (010)>(001)>(−201)>(100). Fo chumhachan beagan beairteach ann an Ga eadar 650 agus 750°C, bidh β-Ga2O3 (010) a’ nochdadh fàs as fheàrr le uachdar rèidh agus ìre fàis àrd. A’ cleachdadh an dòigh seo, chaidh epitaxy β-Ga2O3 a choileanadh gu soirbheachail le garbh-chruth RMS de 0.1 nm. β-Ga2O3 Ann an àrainneachd beairteach ann an Ga, chithear filmichean MBE a chaidh fhàs aig diofar theodhachdan san fhigear. Tha Novel Crystal Technology Inc. air soirbheachadh ann a bhith a’ dèanamh wafers β-Ga2O3MBE 10 × 15mm2 gu epitaxical. Bidh iad a’ toirt seachad fo-stratan criostail singilte β-Ga2O3 àrd-inbhe (010) le tiugh de 500 μm agus XRD FWHM fo 150 diogan arc. Tha an t-substrate air a dhopadh le Sn no Fe. Tha dùmhlachd dopaidh de 1E18 gu 9E18cm−3 aig an t-substrate giùlain le dopadh Sn, agus tha strì an aghaidh nas àirde na 10E10 Ω cm aig an t-substrate leth-inslithe le dopadh iarainn.
2.2 Modh MOCVD
Bidh MOCVD a’ cleachdadh choimeasgaidhean meatailteach organach mar stuthan ro-ruithear gus filmichean tana fhàs, agus mar sin a’ coileanadh cinneasachadh malairteach air sgèile mhòr. Nuair a thathar a’ fàs Ga2O3 a’ cleachdadh dòigh MOCVD, mar as trice bithear a’ cleachdadh trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) agus Ga (dipentyl glycol formate) mar an stòr Ga, agus bithear a’ cleachdadh H2O, O2 no N2O mar an stòr ocsaidean. Mar as trice bidh feum air teòthachd àrd (>800°C) airson fàs a’ cleachdadh an dòigh seo. Tha comas aig an teicneòlas seo dùmhlachd giùlain ìosal agus gluasad electron aig teòthachd àrd is ìosal a choileanadh, agus mar sin tha e air leth cudromach airson innealan cumhachd β-Ga2O3 àrd-choileanaidh a thoirt gu buil. An coimeas ris an dòigh fàis MBE, tha buannachd aig MOCVD ìrean fàis glè àrd a choileanadh de fhilmichean β-Ga2O3 air sgàth feartan fàis aig teòthachd àrd agus ath-bheachdan ceimigeach.
Figear 7 β-Ga2O3 (010) Ìomhaigh AFM
Figear 8 β-Ga2O3 An dàimh eadar μ agus strì an duilleig air a thomhas le Hall agus teòthachd
2.3 Modh HVPE
Tha HVPE na theicneòlas epitaxial aibidh agus chaidh a chleachdadh gu farsaing ann am fàs epitaxial leth-sheoltairean todhar III-V. Tha HVPE ainmeil airson a chosgais cinneasachaidh ìosal, ìre fàis luath, agus tighead film àrd. Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil morf-eòlas uachdar garbh agus dùmhlachd àrd de lochdan uachdar agus slocan aig HVPEβ-Ga2O3 mar as trice. Mar sin, tha feum air pròiseasan snasail ceimigeach agus meacanaigeach mus tèid an inneal a dhèanamh. Mar as trice bidh teicneòlas HVPE airson epitaxy β-Ga2O3 a’ cleachdadh GaCl gasach agus O2 mar ro-ruithearan gus ath-bhualadh teòthachd àrd maitrís (001) β-Ga2O3 adhartachadh. Tha Figear 9 a’ sealltainn suidheachadh an uachdair agus ìre fàis an fhilm epitaxial mar ghnìomh teòthachd. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, tha Novel Crystal Technology Inc. Iapan air soirbheachas malairteach mòr a choileanadh ann an homoepitaxial β-Ga2O3 HVPE, le tighead sreath epitaxial de 5 gu 10 μm agus meudan wafer de 2 agus 4 òirlich. A bharrachd air an sin, tha uibhrichean homoepitaxial HVPE β-Ga2O3 20 μm de thighead air an dèanamh le China Electronics Technology Group Corporation air a dhol a-steach don ìre malairteach cuideachd.
Figear 9 Modh HVPE β-Ga2O3
2.4 Modh PLD
Tha teicneòlas PLD air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson filmichean ogsaid iom-fhillte agus heterostructaran a thasgadh. Rè pròiseas fàis PLD, tha lùth foton ceangailte ris an stuth targaid tron phròiseas sgaoilidh electron. An coimeas ri MBE, tha gràineanan stòr PLD air an cruthachadh le rèididheachd laser le lùth air leth àrd (>100 eV) agus an uairsin air an tasgadh air fo-strat teasachaidh. Ach, rè a’ phròiseas ablation, bidh cuid de ghràinean àrd-lùtha a’ toirt buaidh dhìreach air uachdar an stuth, a’ cruthachadh lochdan puing agus mar sin a’ lughdachadh càileachd an fhilm. Coltach ris an dòigh MBE, faodar RHEED a chleachdadh gus structar uachdar agus morf-eòlas an stuth a sgrùdadh ann an àm fìor rè pròiseas tasgadh β-Ga2O3 PLD, a’ leigeil le luchd-rannsachaidh fiosrachadh fàis fhaighinn gu ceart. Thathar an dùil gun fhàs an dòigh PLD filmichean β-Ga2O3 a tha gu math giùlaineach, ga dhèanamh na fhuasgladh conaltraidh ohmic leasaichte ann an innealan cumhachd Ga2O3.
Figear 10 Ìomhaigh AFM de Ga2O3 le dopadh Si
2.5 Modh MIST-CVD
Tha MIST-CVD na theicneòlas fàs film tana a tha caran sìmplidh agus cosg-èifeachdach. Tha an dòigh CVD seo a’ toirt a-steach freagairt le bhith a’ frasadh ro-ruithear atamach air fo-strat gus tasgadh film tana a choileanadh. Ach, gu ruige seo, chan eil deagh fheartan dealain aig Ga2O3 a chaidh fhàs a’ cleachdadh ceò CVD fhathast, a tha a’ fàgail mòran rùm airson leasachadh agus leasachadh san àm ri teachd.
Àm puist: 30 Cèitean 2024