2. Kwasans fim mens epitaksi
Substra a bay yon kouch sipò fizik oswa yon kouch kondiktif pou aparèy pouvwa Ga2O3 yo. Pwochen kouch enpòtan an se kouch kanal la oswa kouch epitaksyèl la ki itilize pou rezistans vòltaj ak transpò kondiktè. Pou ogmante vòltaj pann epi minimize rezistans kondiksyon, epesè kontwolab ak konsantrasyon dopan, ansanm ak yon bon jan kalite materyèl optimal, se kèk prerekizit. Kouch epitaksyèl Ga2O3 ki gen bon kalite yo tipikman depoze lè l sèvi avèk epitaksi gwo bout bwa molekilè (MBE), depozisyon vapè chimik metal-òganik (MOCVD), depozisyon vapè alid (HVPE), depozisyon lazè pulsasyon (PLD), ak teknik depozisyon ki baze sou CVD bwouya.
Tablo 2 Kèk teknoloji epitaksyèl reprezantatif
2.1 Metòd MBE
Teknoloji MBE a renome pou kapasite li genyen pou l fè fim β-Ga2O3 ki gen bon kalite, san defo, ak yon dopan tip n kontwolab gras a anviwònman vakyòm ultra-wo li a ak gwo pite materyèl la. Kòm rezilta, li vin tounen youn nan teknoloji depozisyon fim mens β-Ga2O3 ki pi etidye e ki pi potansyèlman komèsyalize. Anplis de sa, metòd MBE a te prepare avèk siksè yon kouch fim mens β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 ak estrikti eterostrikti ki ba, ki gen yon dopan ki wo anpil. MBE ka kontwole estrikti ak mòfoloji sifas la an tan reyèl ak presizyon kouch atomik lè l sèvi avèk difraksyon elektwon ki gen gwo enèji refleksyon (RHEED). Sepandan, fim β-Ga2O3 ki grandi lè l sèvi avèk teknoloji MBE a toujou fè fas ak anpil defi, tankou yon to kwasans ki ba ak yon ti gwosè fim. Etid la te jwenn ke to kwasans lan te nan lòd (010)>(001)>(−201)>(100). Anba kondisyon ki yon ti kras rich an Ga ant 650 ak 750°C, β-Ga2O3 (010) montre yon kwasans optimal ak yon sifas lis ak yon gwo vitès kwasans. Lè l sèvi avèk metòd sa a, yo te reyisi reyalize epitaksi β-Ga2O3 ak yon aspèrite RMS 0.1 nm. β-Ga2O3 Nan yon anviwònman rich an Ga, fim MBE ki grandi nan diferan tanperati yo montre nan figi a. Novel Crystal Technology Inc. te pwodui avèk siksè 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE waf epitaksi. Yo bay substrat monokristal β-Ga2O3 oryante (010) kalite siperyè ak yon epesè 500 μm ak XRD FWHM anba 150 segonn ark. Substra a dope ak Sn oswa dope ak Fe. Substra kondiktif dope ak Sn lan gen yon konsantrasyon dopaj 1E18 a 9E18cm−3, alòske substrat semi-izolan dope ak fè a gen yon rezistivite ki pi wo pase 10E10 Ω cm.
2.2 Metòd MOCVD
MOCVD itilize konpoze metal-òganik kòm materyèl prekisè pou fè fim mens grandi, kidonk reyalize pwodiksyon komèsyal sou gwo echèl. Lè w ap grandi Ga2O3 lè w ap itilize metòd MOCVD a, yo anjeneral itilize trimetilgalyòm (TMGa), trietilgalyòm (TEGa) ak Ga (dipentil glikòl fòmat) kòm sous Ga, alòske yo itilize H2O, O2 oswa N2O kòm sous oksijèn. Kwasans lè w ap itilize metòd sa a jeneralman mande tanperati ki wo (>800°C). Teknoloji sa a gen potansyèl pou reyalize yon konsantrasyon transpòtè ki ba ak mobilite elektwon nan tanperati ki wo ak ba, kidonk li gen yon gwo enpòtans pou realizasyon aparèy pouvwa β-Ga2O3 ki gen gwo pèfòmans. Konpare ak metòd kwasans MBE a, MOCVD gen avantaj pou reyalize to kwasans trè wo nan fim β-Ga2O3 akòz karakteristik kwasans nan tanperati ki wo ak reyaksyon chimik yo.
Figi 7 β-Ga2O3 (010) AFM imaj
Figi 8 β-Ga2O3 Relasyon ki genyen ant μ ak rezistans fèy ki mezire pa Hall ak tanperati
2.3 Metòd HVPE
HVPE se yon teknoloji epitaksi ki byen devlope epi li te lajman itilize nan kwasans epitaksi semi-kondiktè konpoze III-V yo. HVPE li te ye pou pri pwodiksyon ki ba li, vitès kwasans rapid li, ak epesè fim ki wo. Li enpòtan pou note ke HVPEβ-Ga2O3 anjeneral prezante yon mòfoloji sifas ki graj ak yon gwo dansite domaj ak twou sifas. Se poutèt sa, pwosesis polisaj chimik ak mekanik yo nesesè anvan yo fabrike aparèy la. Teknoloji HVPE pou epitaksi β-Ga2O3 anjeneral itilize GaCl ak O2 gazez kòm prekisè pou ankouraje reyaksyon tanperati ki wo nan matris (001) β-Ga2O3 la. Figi 9 montre kondisyon sifas la ak vitès kwasans fim epitaksi a kòm yon fonksyon tanperati. Nan dènye ane yo, Novel Crystal Technology Inc. Japon an te reyalize yon siksè komèsyal siyifikatif nan HVPE omoepitaksi β-Ga2O3, ak epesè kouch epitaksi 5 a 10 μm ak gwosè waf 2 ak 4 pous. Anplis de sa, waf omoepitaksyal HVPE β-Ga2O3 ki gen yon epesè 20 μm ke China Electronics Technology Group Corporation te pwodui yo te antre tou nan etap komèsyalizasyon an.
Figi 9 Metòd HVPE β-Ga2O3
2.4 Metòd PLD
Teknoloji PLD a sitou itilize pou depoze fim oksid konplèks ak eterostrikti. Pandan pwosesis kwasans PLD a, enèji foton an makonnen ak materyèl sib la atravè pwosesis emisyon elektwon an. Kontrèman ak MBE, patikil sous PLD yo fòme pa radyasyon lazè ki gen enèji trè wo (>100 eV) epi answit depoze sou yon substra chofe. Sepandan, pandan pwosesis ablasyon an, kèk patikil ki gen gwo enèji pral dirèkteman afekte sifas materyèl la, sa ki kreye domaj ponktyèl e konsa diminye kalite fim nan. Menm jan ak metòd MBE a, RHEED ka itilize pou kontwole estrikti sifas ak mòfoloji materyèl la an tan reyèl pandan pwosesis depozisyon PLD β-Ga2O3 la, sa ki pèmèt chèchè yo jwenn enfòmasyon sou kwasans avèk presizyon. Metòd PLD a espere fè fim β-Ga2O3 trè kondiktif grandi, sa ki fè li yon solisyon kontak ohmik optimize nan aparèy pouvwa Ga2O3.
Figi 10 Imaj AFM Ga2O3 dopé ak Si
2.5 Metòd MIST-CVD
MIST-CVD se yon teknoloji kwasans fim mens ki relativman senp epi ki pa koute chè. Metòd CVD sa a enplike reyaksyon kote yo flite yon prekisè atomize sou yon substra pou reyalize depo fim mens. Sepandan, jiskaprezan, Ga2O3 ki grandi lè l sèvi avèk CVD bwouya toujou manke bon pwopriyete elektrik, sa ki kite anpil espas pou amelyorasyon ak optimize nan lavni.
Dat piblikasyon: 30 me 2024