2. ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ
ತಲಾಧಾರವು Ga2O3 ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಭೌತಿಕ ಬೆಂಬಲ ಪದರ ಅಥವಾ ವಾಹಕ ಪದರವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಮುಂದಿನ ಪ್ರಮುಖ ಪದರವೆಂದರೆ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ವಾಹಕ ಸಾಗಣೆಗೆ ಬಳಸುವ ಚಾನಲ್ ಪದರ ಅಥವಾ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರ. ಸ್ಥಗಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಮತ್ತು ವಹನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಹಾಗೆಯೇ ಸೂಕ್ತ ವಸ್ತು ಗುಣಮಟ್ಟವು ಕೆಲವು ಪೂರ್ವಾಪೇಕ್ಷಿತಗಳಾಗಿವೆ. ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ Ga2O3 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಣ್ವಿಕ ಕಿರಣದ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿ (MBE), ಲೋಹದ ಸಾವಯವ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (MOCVD), ಹಾಲೈಡ್ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (HVPE), ಪಲ್ಸ್ ಲೇಸರ್ ಶೇಖರಣೆ (PLD) ಮತ್ತು ಫಾಗ್ CVD ಆಧಾರಿತ ಶೇಖರಣೆ ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಕೋಷ್ಟಕ 2 ಕೆಲವು ಪ್ರಾತಿನಿಧಿಕ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳು
೨.೧ ಎಂಬಿಇ ವಿಧಾನ
MBE ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಅದರ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ನಿರ್ವಾತ ಪರಿಸರ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಸ್ತು ಶುದ್ಧತೆಯಿಂದಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದಾದ n-ಟೈಪ್ ಡೋಪಿಂಗ್ನೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ, ದೋಷ-ಮುಕ್ತ β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಇದು ಹೆಚ್ಚು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ಮತ್ತು ಸಂಭಾವ್ಯವಾಗಿ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ β-Ga2O3 ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಶೇಖರಣಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, MBE ವಿಧಾನವು ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ, ಕಡಿಮೆ-ಡೋಪ್ಡ್ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಪದರವನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದೆ. MBE ಪ್ರತಿಫಲನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿವರ್ತನೆ (RHEED) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪರಮಾಣು ಪದರದ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆ ಮತ್ತು ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, MBE ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಬೆಳೆದ β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳು ಇನ್ನೂ ಕಡಿಮೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ ಫಿಲ್ಮ್ ಗಾತ್ರದಂತಹ ಅನೇಕ ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತವೆ. ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವು (010)>(001)>(−201)>(100) ಕ್ರಮದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಅಧ್ಯಯನವು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ. 650 ರಿಂದ 750°C ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ Ga-ಭರಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ, β-Ga2O3 (010) ನಯವಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರದೊಂದಿಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, 0.1 nm ನ RMS ಒರಟುತನದೊಂದಿಗೆ β-Ga2O3 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಸಾಧಿಸಲಾಯಿತು. β-Ga2O3 Ga-ಭರಿತ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ, ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ MBE ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಾವೆಲ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಇಂಕ್ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE ವೇಫರ್ಗಳನ್ನು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಆಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದೆ. ಅವು 500 μm ದಪ್ಪ ಮತ್ತು 150 ಆರ್ಕ್ ಸೆಕೆಂಡುಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ XRD FWHM ಹೊಂದಿರುವ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟದ (010) ಆಧಾರಿತ β-Ga2O3 ಏಕ ಸ್ಫಟಿಕ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ. ತಲಾಧಾರವು Sn ಡೋಪ್ಡ್ ಅಥವಾ Fe ಡೋಪ್ಡ್ ಆಗಿದೆ. Sn-ಡೋಪ್ ಮಾಡಿದ ವಾಹಕ ತಲಾಧಾರವು 1E18 ರಿಂದ 9E18cm−3 ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಕಬ್ಬಿಣ-ಡೋಪ್ ಮಾಡಿದ ಅರೆ-ನಿರೋಧಕ ತಲಾಧಾರವು 10E10 Ω cm ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
೨.೨ MOCVD ವಿಧಾನ
MOCVD ತೆಳುವಾದ ಪದರಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯಲು ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿ ಲೋಹದ ಸಾವಯವ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ವಾಣಿಜ್ಯ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ. MOCVD ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು Ga2O3 ಅನ್ನು ಬೆಳೆಯುವಾಗ, ಟ್ರೈಮೀಥೈಲ್ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ (TMGa), ಟ್ರೈಈಥೈಲ್ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ (TEGa) ಮತ್ತು Ga (ಡೈಪೆಂಟೈಲ್ ಗ್ಲೈಕಾಲ್ ಫಾರ್ಮೇಟ್) ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ Ga ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ H2O, O2 ಅಥವಾ N2O ಅನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಮೂಲವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸುವ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಗಳು (>800°C) ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಕಡಿಮೆ ವಾಹಕ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ β-Ga2O3 ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳ ಸಾಕ್ಷಾತ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ. MBE ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ MOCVD β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸುವ ಪ್ರಯೋಜನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 7 β-Ga2O3 (010) AFM ಚಿತ್ರ
ಚಿತ್ರ 8 β-Ga2O3 μ ಮತ್ತು ಹಾಳೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಹಾಲ್ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನದಿಂದ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
೨.೩ HVPE ವಿಧಾನ
HVPE ಒಂದು ಪ್ರಬುದ್ಧ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದ್ದು, III-V ಸಂಯುಕ್ತ ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. HVPE ಅದರ ಕಡಿಮೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚ, ವೇಗದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಫಿಲ್ಮ್ ದಪ್ಪಕ್ಕೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದೆ. HVPEβ-Ga2O3 ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಒರಟು ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ಹೊಂಡಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಬೇಕು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಾಧನವನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ಮೊದಲು ರಾಸಾಯನಿಕ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಹೊಳಪು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ. β-Ga2O3 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಗಾಗಿ HVPE ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ (001) β-Ga2O3 ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ನ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಅನಿಲ GaCl ಮತ್ತು O2 ಅನ್ನು ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳಾಗಿ ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 9 ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಫಿಲ್ಮ್ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ದರವನ್ನು ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಜಪಾನ್ನ ನಾವೆಲ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಇಂಕ್. HVPE ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ β-Ga2O3 ನಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ವಾಣಿಜ್ಯ ಯಶಸ್ಸನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ, ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಪದರದ ದಪ್ಪಗಳು 5 ರಿಂದ 10 μm ಮತ್ತು ವೇಫರ್ ಗಾತ್ರಗಳು 2 ಮತ್ತು 4 ಇಂಚುಗಳು. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ಚೀನಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಗ್ರೂಪ್ ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದ 20 μm ದಪ್ಪದ HVPE β-Ga2O3 ಹೋಮೋಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ವೇಫರ್ಗಳು ಸಹ ವಾಣಿಜ್ಯೀಕರಣ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿವೆ.
ಚಿತ್ರ 9 HVPE ವಿಧಾನ β-Ga2O3
೨.೪ ಪಿಎಲ್ಡಿ ವಿಧಾನ
PLD ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಂಕೀರ್ಣ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಗಳನ್ನು ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. PLD ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ಗುರಿ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. MBE ಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, PLD ಮೂಲ ಕಣಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ (> 100 eV) ಲೇಸರ್ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಬಿಸಿಯಾದ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಬ್ಲೇಶನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಕೆಲವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಕಣಗಳು ನೇರವಾಗಿ ವಸ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ, ಬಿಂದು ದೋಷಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಫಿಲ್ಮ್ನ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. MBE ವಿಧಾನದಂತೆಯೇ, PLD β-Ga2O3 ಶೇಖರಣಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನೈಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆ ಮತ್ತು ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು RHEED ಅನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು, ಇದು ಸಂಶೋಧಕರಿಗೆ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಪಡೆಯಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. PLD ವಿಧಾನವು ಹೆಚ್ಚು ವಾಹಕ β-Ga2O3 ಫಿಲ್ಮ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಯುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ, ಇದು Ga2O3 ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾದ ಓಮಿಕ್ ಸಂಪರ್ಕ ಪರಿಹಾರವಾಗಿದೆ.
ಚಿತ್ರ 10 Si ಡೋಪ್ಡ್ Ga2O3 ನ AFM ಚಿತ್ರ
2.5 MIST-CVD ವಿಧಾನ
MIST-CVD ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸರಳ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ತೆಳುವಾದ ಪದರ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ. ಈ CVD ವಿಧಾನವು ತೆಳುವಾದ ಪದರ ಶೇಖರಣೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪರಮಾಣುಗೊಳಿಸಿದ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಯನ್ನು ಸಿಂಪಡಿಸುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಮಂಜು CVD ಬಳಸಿ ಬೆಳೆದ Ga2O3 ಇನ್ನೂ ಉತ್ತಮ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ, ಇದು ಭವಿಷ್ಯದಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಣೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮೀಕರಣಕ್ಕೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಅವಕಾಶವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಮೇ-30-2024




