2. Incrementum pelliculae tenuis epitaxialis
Substratum stratum physicum sustentationis vel stratum conductivum pro machinis potentiae Ga₂O₃ praebet. Proximum stratum magni momenti est stratum canalis vel stratum epitaxiale, quod ad resistentiam tensionis et translationem vectorum adhibetur. Ad tensionem disruptionis augendam et resistentiam conductionis minuendam, crassitudo moderabilis et concentratio dopandi, necnon optima qualitas materiae, quaedam necessaria sunt. Strata epitaxialia Ga₂O₃ altae qualitatis typice deponuntur per epitaxiam fasciculi molecularis (MBE), depositionem vaporis chemici metallo-organici (MOCVD), depositionem vaporis halogenidi (HVPE), depositionem laseris pulsati (PLD), et technicas depositionis fundatas in CVD nebulae.
Tabula II Nonnullae technologiae epitaxiales repraesentativae
2.1 Methodus MBE
Technologia MBE (Methodus Electronicarum Betae) ob facultatem suam crescendi pelliculas β-Ga₂O₃ altae qualitatis, sine vitiis, cum dopatione typi n moderata, propter ambitum vacui altissimi et puritatem materiae magnam, celebratur. Quam ob rem, una ex technologiis depositionis pelliculae tenuis β-Ga₂O₃ latissime investigatis et potentialiter commercialibus facta est. Praeterea, methodus MBE etiam feliciter stratum pelliculae tenuis β-(AlXGa1-X)₂O₃/Ga₂O₃ heterostructurae, altae qualitatis et humilis dopationis, paravit. MBE structuram et morphologiam superficiei tempore reali cum praecisione strati atomici observare potest, utens diffractione electronica reflexionis altae energiae (RHEED). Attamen pelliculae β-Ga₂O₃ per technologiam MBE crescentes adhuc multis difficultatibus obviam eunt, ut celeritate crescendi humili et magnitudine pelliculae parva. Studium invenit celeritatem crescendi in ordine (010) > (001) > (-201) > (100) esse. Sub condicionibus leviter Ga divitibus, temperatura 650 ad 750°C, β-Ga2O3 (010) incrementum optimum cum superficie plana et celeritate incrementi alta ostendit. Hac methodo adhibita, epitaxia β-Ga2O3 feliciter effecta est cum asperitate RMS 0.1 nm. β-Ga2O3 In ambiente Ga divite, pelliculae MBE variis temperaturis cretae in figura monstrantur. Novel Crystal Technology Inc. feliciter epitaxialiter 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE laminas produxit. Hae substrata monocrystallina β-Ga2O3 altae qualitatis (010) orientata cum crassitudine 500 μm et XRD FWHM infra 150 secundas arcus praebent. Substratum Sn vel Fe dopatum est. Substratum conductivum Sn dopatum concentrationem dopationis 1E18 ad 9E18cm−3 habet, dum substratum semi-insulans ferro dopatum resistivitatem maiorem quam 10E10 Ω cm habet.
2.2 Methodus MOCVD
Technologia MOCVD composita metallo-organica ut materias praecursorias ad tenues membranas crescendas adhibet, ita productionem commercialem magnae scalae assequens. Cum Ga₂O₃ methodo MOCVD crescit, trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) et Ga (dipentylglycol formatum) plerumque ut fons Ga adhibentur, dum H₂O, O₂ vel N₂O ut fons oxygenii adhibentur. Incrementum hac methodo plerumque temperaturas altas (>800°C) requirit. Haec technologia potentiam habet ad humilem concentrationem vectorum et mobilitatem electronicam altarum et humilium temperaturarum assequendam, itaque magni momenti est ad machinas potentiae β-Ga₂O₃ altae efficacitatis efficiendas. Comparata cum methodo accretionis MBE, MOCVD commodum habet ad celeritates accretionis membranarum β-Ga₂O₃ altissimas assequendas propter proprietates accretionis altae temperaturae et reactionum chemicarum.
Figure 7 β-Ga2O3 (010) AFM image
Figura 8 β-Ga₂O₃ Relatio inter μ et resistentiam laminarem a Hall mensuratam et temperaturam.
2.3 Methodus HVPE
HVPE est technologia epitaxialis matura et late adhibita est in accretione epitaxiali semiconductorum compositorum III-V. HVPE nota est propter sumptum productionis humilem, celerem accretionis ratem, et crassitudinem pelliculae magnam. Notandum est HVPEβ-Ga2O3 plerumque ostendere morphologiam superficiei asperam et densitatem magnam vitiorum superficialium et fovearum. Quapropter, processus politurae chemici et mechanici requiruntur ante fabricationem instrumenti. Technologia HVPE ad epitaxiam β-Ga2O3 plerumque utitur GaCl et O2 gaseosis ut praecursoribus ad promovendam reactionem altae temperaturae matricis (001) β-Ga2O3. Figura 9 ostendit condicionem superficiei et ratem accretionis pelliculae epitaxialis secundum temperaturam. Recentibus annis, Novel Crystal Technology Inc. Iaponiae successum commercialem significantem consecuta est in HVPE homoepitaxiali β-Ga2O3, cum crassitudinibus stratorum epitaxialium 5 ad 10 μm et magnitudinibus laminarum 2 et 4 unciarum. Praeterea, laminae homoepitaxiales HVPE β-Ga2O3 20 μm crassitudinis a China Electronics Technology Group Corporation productae etiam stadium commercializationis ingressae sunt.
Figura 9 Methodus HVPE β-Ga₂O₃
2.4 Methodus PLD
Technologia PLD imprimis ad deponendas pelliculas oxidi complexas et heterostructuras adhibetur. Per processum accretionis PLD, energia photonica cum materia designata per processum emissionis electronum copulatur. Dissimiliter methodo MBE, particulae fontis PLD radiatione laser cum energia altissima (>100 eV) formantur et deinde in substrato calefacto deponuntur. Attamen, per processum ablationis, quaedam particulae altae energiae directe superficiem materiae impactabunt, defectus punctuales creantes et sic qualitatem pelliculae minuentes. Similiter methodo MBE, RHEED adhiberi potest ad structuram superficialem et morphologiam materiae in tempore reali monitorandam per processum depositionis PLD β-Ga2O3, permittens investigatores accurate informationem de accretione obtinere. Methodus PLD expectatur ut pelliculas β-Ga2O3 valde conductivas accreat, eam solutionem contactus ohmici optimizatam in instrumentis potentiae Ga2O3 faciens.
Figura 10 Imago AFM Ga₂O₃ Si dopati
2.5 Methodus MIST-CVD
Methodus MIST-CVD (Metal-CVD) est technologia ad pelliculas tenues crescendas satis simplex et sumptibus parcis. Haec methodus CVD reactionem aspergendi praecursoris atomizati in substratum implicat ad depositionem pelliculae tenuis efficiendam. Attamen, adhuc, Ga2O3 per nebulam CVD cultum adhuc bonis proprietatibus electricis caret, quod multum spatii ad emendationem et optimizationem in futuro relinquit.
Tempus publicationis: XXX Maii, MMXXIV