Ndị semiconductors sara mbara (WBG) nke silicon carbide (SiC) na gallium nitride (GaN) nọchitere anya enwetawo nlebara anya zuru ụwa ọnụ. Ndị mmadụ nwere atụmanya dị elu maka ojiji nke silicon carbide na ụgbọala eletriki na grid ike, yana atụmanya ojiji nke gallium nitride na chaja ngwa ngwa. N'afọ ndị na-adịbeghị anya, nyocha na ihe Ga2O3, AlN na diamond emeela ọganihu dị ukwuu, na-eme ka ihe semiconductor sara mbara nke ukwuu bụrụ ihe a na-elekwasị anya. N'ime ha, gallium oxide (Ga2O3) bụ ihe semiconductor sara mbara nke na-apụta ìhè nke nwere oghere band nke 4.8 eV, ike ubi dị oke mkpa nke ihe dị ka 8 MV cm-1, ọsọ saturation nke ihe dị ka 2E7cm s-1, na ihe dị elu nke àgwà Baliga nke 3000, na-enweta nlebara anya zuru ụwa ọnụ n'ọhịa nke voltaji dị elu na eletrọniki ike ugboro ugboro.
1. Njirimara ihe Gallium oxide
Ga2O3 nwere nnukwu oghere band (4.8 eV), a na-atụ anya na ọ ga-enweta ma voltaji dị elu na ikike ike dị elu, ọ nwekwara ike inwe ike ime mgbanwe voltaji dị elu na obere nguzogide, nke na-eme ka ha bụrụ isi ihe nyocha ugbu a. Na mgbakwunye, Ga2O3 abụghị naanị na ọ nwere ihe onwunwe dị mma, kamakwa ọ na-enye ọtụtụ teknụzụ doping ụdị n-ụdị a na-agbanwe agbanwe, yana uto substrate dị ọnụ ala na teknụzụ epitaxy. Ruo ugbu a, achọpụtala usoro kristal ise dị iche iche na Ga2O3, gụnyere usoro corundum (α), monoclinic (β), spinel nwere nkwarụ (γ), cubic (δ) na usoro orthorhombic (ɛ). Ọnọdụ thermodynamic siri ike, n'usoro, γ, δ, α, ɛ, na β. Ọ dị mkpa ịmara na monoclinic β-Ga2O3 bụ nke kachasị kwụsie ike, karịsịa na okpomọkụ dị elu, ebe usoro ndị ọzọ na-agbanwe karịa okpomọkụ ụlọ ma na-agbanwe ka ọ bụrụ usoro β n'okpuru ọnọdụ okpomọkụ kpọmkwem. Ya mere, mmepe nke ngwaọrụ dabere na β-Ga2O3 abụrụla ihe dị mkpa n'ọhịa nke ngwa eletrọniki ike n'afọ ndị na-adịbeghị anya.
Tebụl 1 Ntụnyere ụfọdụ paramita ihe semiconductor
A na-egosi nhazi kristal nke monoclinicβ-Ga2O3 na Tebụl 1. Paramita lattice ya gụnyere a = 12.21 Å, b = 3.04 Å, c = 5.8 Å, na β = 103.8°. Sel nkeji ahụ nwere atọm Ga(I) nwere nhazi tetrahedral gbagọrọ agbagọ na atọm Ga(II) nwere nhazi octahedral. E nwere nhazi atọ dị iche iche nke atọm oxygen na usoro "cubic gbagọrọ agbagọ", gụnyere atọm O(I) na O(II) abụọ a haziri nke ọma na otu atọm O(III) a haziri nke ọma. Njikọta nke ụdị abụọ a nke nhazi atọm na-eduga na anisotropy nke β-Ga2O3 yana ihe pụrụ iche na physics, corrosion kemịkalụ, optics na eletrọniki.
Foto 1. Eserese nhazi nke kristal monoclinic β-Ga2O3
Site n'echiche nke echiche nke eriri ike, uru kacha nta nke eriri conduction nke β-Ga2O3 sitere na ọnọdụ ike nke kwekọrọ na orbit 4s0 nke atọm Ga. A na-atụ ọdịiche ike dị n'etiti uru kacha nta nke eriri conduction na ọkwa ike vacuum (ike njikọ elektrọn). bụ 4 eV. A na-atụ oke elektrọn dị irè nke β-Ga2O3 dị ka 0.28–0.33 me yana conduction elektrọnik dị mma ya. Agbanyeghị, oke eriri valence na-egosipụta usoro Ek dị obere nke nwere obere mgbagọ na orbitals O2p nke dị n'ebe siri ike, na-egosi na oghere ndị a dị n'ebe miri emi. Àgwà ndị a na-eweta nnukwu ihe ịma aka iji nweta doping ụdị p na β-Ga2O3. Ọ bụrụgodị na enwere ike nweta doping ụdị P, oghere μ ka dị na ọkwa dị ala. 2. Uto nke nnukwu kristal gallium oxide. Ruo ugbu a, usoro uto nke nnukwu kristal β-Ga2O3 bụ usoro ịdọpụ kristal, dịka Czochralski (CZ), usoro nri fim dị gịrịgịrị nke e ji akụkụ mee (Edge -Defined film-fed, EFG), Bridgman (rtical ma ọ bụ horizontal Bridgman, HB ma ọ bụ VB) na teknụzụ mmiri mmiri (floating zone, FZ). N'ime usoro niile, a na-atụ anya na usoro nri Czochralski na nke e ji akụkụ mee ga-abụ ụzọ kachasị mma maka mmepụta nke β-Ga 2O3 wafers n'ọdịnihu, ebe ha nwere ike nweta nnukwu olu na obere njupụta ntụpọ. Ruo ugbu a, Teknụzụ Ọhụrụ Crystal nke Japan arụpụtala matrix azụmahịa maka uto agbaze β-Ga2O3.
1.1 Usoro Czochralski
Ụkpụrụ nke usoro Czochralski bụ na a na-ebu ụzọ kpuchie mkpụrụ osisi ahụ, wee wepụta otu kristal ahụ nwayọ nwayọ site na agbaze ahụ. Usoro Czochralski dị mkpa maka β-Ga2O3 n'ihi ọnụ ahịa ya dị elu, ikike nha buru ibu, na uto dị elu nke ihe mkpuchi kristal. Agbanyeghị, n'ihi nrụgide okpomọkụ n'oge uto okpomọkụ dị elu nke Ga2O3, ikuku nke kristal otu, ihe ndị na-agbaze, na mmebi na Ir crucible ga-eme. Nke a bụ nsonaazụ nke ihe isi ike n'inweta obere doping ụdị n na Ga2O3. Iwebata oke oxygen kwesịrị ekwesị n'ime ikuku uto bụ otu ụzọ isi dozie nsogbu a. Site na njikarịcha, usoro Czochralski etoola β-Ga2O3 dị elu nke 2-inch nwere oke njupụta elektrọn efu nke 10^16~10^19 cm-3 na oke njupụta elektrọn kachasị nke 160 cm2/Vs nke ọma.
Foto nke 2 Otu kristal nke β-Ga2O3 nke usoro Czochralski toro
1.2 Usoro nri ihe nkiri nke e ji akụkụ ya kọwaa
A na-ewere usoro nri ihe nkiri dị gịrịgịrị nke e ji akụkụ ya mee dị ka ihe na-asọ mpi maka mmepụta azụmahịa nke ihe kristal Ga2O3 buru ibu. Ụkpụrụ nke usoro a bụ itinye agbaze n'ime ebu nwere oghere capillary, agbaze ahụ na-arịgo na ebu ahụ site na ọrụ capillary. N'elu, ihe nkiri dị gịrịgịrị na-etolite ma gbasaa n'akụkụ niile ebe kristal mkpụrụ ahụ na-akpali kristal. Na mgbakwunye, enwere ike ijikwa nsọtụ elu ebu ahụ iji mepụta kristal na flakes, tubes, ma ọ bụ geometry ọ bụla achọrọ. Usoro nri ihe nkiri dị gịrịgịrị nke Ga2O3 nke e ji akụkụ ya mee na-enye ọnụego uto ngwa ngwa na dayameta buru ibu. Foto nke 3 na-egosi eserese nke kristal otu β-Ga2O3. Na mgbakwunye, n'ihe gbasara nha nha, a na-ere ihe ndị dị sentimita 2 na 4 nke β-Ga2O3 nwere nghọta na ịdị n'otu dị mma, ebe a na-egosi ihe mejupụtara 6-inch na nyocha maka azụmahịa n'ọdịnihu. N'oge na-adịbeghị anya, nnukwu ihe dị iche iche dị okirikiri otu kristal aghọọla ndị dị na nhazi (−201). Tinyere nke ahụ, usoro nri ihe nkiri nke β-Ga2O3 nke e ji akụkụ ya kọwaa na-akwalitekwa doping nke ihe ndị mejupụtara ígwè mgbanwe, na-eme ka nnyocha na nkwadebe nke Ga2O3 kwe omume.
Foto nke 3: otu kristal β-Ga2O3 nke a kụrụ site na usoro nri ihe nkiri akọwapụtara n'ọnụ
1.3 Usoro Bridgeman
N'usoro Bridgeman, a na-emepụta kristal n'ime ihe mkpuchi nke a na-eji nwayọ nwayọ na-agagharị site na nhazi okpomọkụ. Enwere ike ime usoro a n'ọnọdụ kwụ ọtọ ma ọ bụ kwụ ọtọ, na-ejikarị ihe mkpuchi na-agbagharị agbagharị. Ọ dị mkpa ịmara na usoro a nwere ike iji mkpụrụ kristal ma ọ bụ ghara iji ya. Ndị na-arụ ọrụ Bridgman ọdịnala enweghị anya kpọmkwem nke usoro ịgbaze na uto kristal ma ga-ejikwa okpomọkụ dị elu. A na-ejikarị usoro Bridgman kwụ ọtọ eme ihe maka uto nke β-Ga2O3 ma mara ya maka ikike ya itolite na gburugburu ikuku. N'oge usoro uto usoro Bridgman kwụ ọtọ, a na-edebe mfu oke nke ihe mkpuchi na ihe mkpuchi dị n'okpuru 1%, na-eme ka uto nke nnukwu kristal β-Ga2O3 otu na-enweghị obere mfu.
Foto nke 4 Otu kristal nke β-Ga2O3 nke e ji usoro Bridgeman kụọ
1.4 Usoro mpaghara na-ese n'elu mmiri
Usoro mpaghara na-ese n'elu mmiri na-edozi nsogbu nke mmetọ kristal site na ihe ndị a na-akpọ crucible ma na-ebelata ọnụ ahịa dị elu nke ihe mkpuchi infrared na-eguzogide okpomọkụ dị elu. N'oge usoro uto a, enwere ike iji oriọna kpoo agbaze ọkụ kama isi iyi RF, si otú a na-eme ka ihe achọrọ maka akụrụngwa uto dị mfe. Ọ bụ ezie na ọdịdị na ịdị mma kristal nke β-Ga2O3 nke usoro mpaghara na-ese n'elu mmiri etobeghị nke ọma, usoro a na-emepe ụzọ dị mma maka ịbawanye ịdị ọcha dị elu nke β-Ga2O3 ka ọ bụrụ kristal otu na-adịghị ọnụ ala.
Foto nke 5 nke otu kristal β-Ga2O3 nke e ji usoro mpaghara na-ese n'elu mmiri kụọ.
Oge ozi: Mee-30-2024