ਗੈਲੀਅਮ ਆਕਸਾਈਡ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀਅਲ ਗ੍ਰੋਥ ਤਕਨਾਲੋਜੀ

ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ (SiC) ਅਤੇ ਗੈਲਿਅਮ ਨਾਈਟਰਾਈਡ (GaN) ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਏ ਗਏ ਵਾਈਡ ਬੈਂਡਗੈਪ (WBG) ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰਾਂ ਨੇ ਵਿਆਪਕ ਧਿਆਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤਾ ਹੈ। ਲੋਕਾਂ ਨੂੰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਵਾਹਨਾਂ ਅਤੇ ਪਾਵਰ ਗਰਿੱਡਾਂ ਵਿੱਚ ਸਿਲੀਕਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਦੇ ਉਪਯੋਗ ਦੀਆਂ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਤੇਜ਼ ਚਾਰਜਿੰਗ ਵਿੱਚ ਗੈਲਿਅਮ ਨਾਈਟਰਾਈਡ ਦੇ ਉਪਯੋਗ ਦੀਆਂ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ ਲਈ ਉੱਚ ਉਮੀਦਾਂ ਹਨ। ਹਾਲ ਹੀ ਦੇ ਸਾਲਾਂ ਵਿੱਚ, Ga2O3, AlN ਅਤੇ ਹੀਰਾ ਸਮੱਗਰੀਆਂ 'ਤੇ ਖੋਜ ਨੇ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਤਰੱਕੀ ਕੀਤੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਅਲਟਰਾ-ਵਾਈਡ ਬੈਂਡਗੈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਧਿਆਨ ਦਾ ਕੇਂਦਰ ਬਣ ਗਈਆਂ ਹਨ। ਉਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚੋਂ, ਗੈਲਿਅਮ ਆਕਸਾਈਡ (Ga2O3) ਇੱਕ ਉੱਭਰ ਰਿਹਾ ਅਲਟਰਾ-ਵਾਈਡ-ਬੈਂਡਗੈਪ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਸਮੱਗਰੀ ਹੈ ਜਿਸਦਾ ਬੈਂਡ ਗੈਪ 4.8 eV ਹੈ, ਇੱਕ ਸਿਧਾਂਤਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਬ੍ਰੇਕਡਾਊਨ ਫੀਲਡ ਤਾਕਤ ਲਗਭਗ 8 MV cm-1, ਇੱਕ ਸੰਤ੍ਰਿਪਤਾ ਵੇਗ ਲਗਭਗ 2E7cm s-1, ਅਤੇ ਇੱਕ ਉੱਚ ਬਾਲੀਗਾ ਗੁਣਵੱਤਾ ਕਾਰਕ 3000 ਹੈ, ਜੋ ਉੱਚ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਉੱਚ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ ਪਾਵਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕਸ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਧਿਆਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੈ।

1. ਗੈਲੀਅਮ ਆਕਸਾਈਡ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ

Ga2O3 ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਵੱਡਾ ਬੈਂਡ ਗੈਪ (4.8 eV) ਹੈ, ਜਿਸ ਤੋਂ ਉੱਚ ਸਹਿਣਸ਼ੀਲ ਵੋਲਟੇਜ ਅਤੇ ਉੱਚ ਪਾਵਰ ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ ਦੋਵਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਦੀ ਉਮੀਦ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਘੱਟ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ 'ਤੇ ਉੱਚ ਵੋਲਟੇਜ ਅਨੁਕੂਲਤਾ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਉਹ ਮੌਜੂਦਾ ਖੋਜ ਦਾ ਕੇਂਦਰ ਬਣ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, Ga2O3 ਵਿੱਚ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹਨ, ਸਗੋਂ ਇਹ ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੀਆਂ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਵਿਵਸਥਿਤ n-ਟਾਈਪ ਡੋਪਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ ਦੇ ਨਾਲ-ਨਾਲ ਘੱਟ-ਲਾਗਤ ਵਾਲੇ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਿਕਾਸ ਅਤੇ ਐਪੀਟੈਕਸੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ ਵੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਹੁਣ ਤੱਕ, Ga2O3 ਵਿੱਚ ਪੰਜ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪੜਾਅ ਖੋਜੇ ਗਏ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਕੋਰੰਡਮ (α), ਮੋਨੋਕਲੀਨਿਕ (β), ਨੁਕਸਦਾਰ ਸਪਾਈਨਲ (γ), ਘਣ (δ) ਅਤੇ ਆਰਥੋਰਹੋਮਬਿਕ (ɛ) ਪੜਾਅ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸਥਿਰਤਾਵਾਂ, ਕ੍ਰਮ ਵਿੱਚ, γ, δ, α, ɛ, ਅਤੇ β ਹਨ। ਇਹ ਧਿਆਨ ਦੇਣ ਯੋਗ ਹੈ ਕਿ ਮੋਨੋਕਲੀਨਿਕ β-Ga2O3 ਸਭ ਤੋਂ ਸਥਿਰ ਹੈ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਹੋਰ ਪੜਾਅ ਕਮਰੇ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਤੋਂ ਉੱਪਰ ਮੈਟਾਸਟੇਬਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਖਾਸ ਥਰਮਲ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ β ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਲਈ, ਹਾਲ ਹੀ ਦੇ ਸਾਲਾਂ ਵਿੱਚ ਪਾਵਰ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕਸ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ β-Ga2O3-ਅਧਾਰਿਤ ਯੰਤਰਾਂ ਦਾ ਵਿਕਾਸ ਇੱਕ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਫੋਕਸ ਬਣ ਗਿਆ ਹੈ।

ਸਾਰਣੀ 1 ਕੁਝ ਅਰਧਚਾਲਕ ਪਦਾਰਥ ਮਾਪਦੰਡਾਂ ਦੀ ਤੁਲਨਾ

ਮੋਨੋਕਲੀਨਿਕβ-Ga2O3 ਦੀ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬਣਤਰ ਸਾਰਣੀ 1 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਈ ਗਈ ਹੈ। ਇਸਦੇ ਜਾਲੀ ਪੈਰਾਮੀਟਰਾਂ ਵਿੱਚ a = 12.21 Å, b = 3.04 Å, c = 5.8 Å, ਅਤੇ β = 103.8° ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਯੂਨਿਟ ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ ਮਰੋੜੇ ਹੋਏ ਟੈਟ੍ਰਾਹੇਡ੍ਰਲ ਤਾਲਮੇਲ ਵਾਲੇ Ga(I) ਪਰਮਾਣੂ ਅਤੇ ਅੱਠ-ਹੇਡ੍ਰਲ ਤਾਲਮੇਲ ਵਾਲੇ Ga(II) ਪਰਮਾਣੂ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। "ਟਵਿਸਟਡ ਕਿਊਬਿਕ" ਐਰੇ ਵਿੱਚ ਆਕਸੀਜਨ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਦੇ ਤਿੰਨ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਪ੍ਰਬੰਧ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਦੋ ਤਿਕੋਣੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਤਾਲਮੇਲ ਵਾਲੇ O(I) ਅਤੇ O(II) ਪਰਮਾਣੂ ਅਤੇ ਇੱਕ ਟੈਟ੍ਰਾਹੇਡ੍ਰਲੀ ਤਾਲਮੇਲ ਵਾਲਾ O(III) ਪਰਮਾਣੂ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ ਦੋ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਪਰਮਾਣੂ ਤਾਲਮੇਲ ਦਾ ਸੁਮੇਲ β-Ga2O3 ਦੀ ਐਨੀਸੋਟ੍ਰੋਪੀ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ, ਰਸਾਇਣਕ ਖੋਰ, ਆਪਟਿਕਸ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਿਕਸ ਵਿੱਚ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗੁਣ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।

ਚਿੱਤਰ 1 ਮੋਨੋਕਲੀਨਿਕ β-Ga2O3 ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦਾ ਯੋਜਨਾਬੱਧ ਢਾਂਚਾਗਤ ਚਿੱਤਰ

ਊਰਜਾ ਬੈਂਡ ਥਿਊਰੀ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਤੋਂ, β-Ga2O3 ਦੇ ਸੰਚਾਲਨ ਬੈਂਡ ਦਾ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਮੁੱਲ Ga ਪਰਮਾਣੂ ਦੇ 4s0 ਹਾਈਬ੍ਰਿਡ ਔਰਬਿਟ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰੀ ਊਰਜਾ ਅਵਸਥਾ ਤੋਂ ਲਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸੰਚਾਲਨ ਬੈਂਡ ਦੇ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਮੁੱਲ ਅਤੇ ਵੈਕਿਊਮ ਊਰਜਾ ਪੱਧਰ (ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਐਫੀਨਿਟੀ ਊਰਜਾ) ਵਿਚਕਾਰ ਊਰਜਾ ਅੰਤਰ 4 eV ਹੈ। β-Ga2O3 ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਪੁੰਜ ਨੂੰ 0.28–0.33 me ਅਤੇ ਇਸਦੀ ਅਨੁਕੂਲ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨਿਕ ਚਾਲਕਤਾ ਵਜੋਂ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਵੈਲੈਂਸ ਬੈਂਡ ਅਧਿਕਤਮ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਵਕਰ ਅਤੇ ਮਜ਼ਬੂਤੀ ਨਾਲ ਸਥਾਨਿਕ O2p ਔਰਬਿਟਲ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ ਖੋਖਲਾ Ek ਵਕਰ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਸੁਝਾਅ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਛੇਕ ਡੂੰਘਾਈ ਨਾਲ ਸਥਾਨਿਕ ਹਨ। ਇਹ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ β-Ga2O3 ਵਿੱਚ p-ਕਿਸਮ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਵੱਡੀ ਚੁਣੌਤੀ ਪੇਸ਼ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਭਾਵੇਂ P-ਕਿਸਮ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਛੇਕ μ ਬਹੁਤ ਘੱਟ ਪੱਧਰ 'ਤੇ ਰਹਿੰਦਾ ਹੈ। 2. ਬਲਕ ਗੈਲਿਅਮ ਆਕਸਾਈਡ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦਾ ਵਾਧਾ ਹੁਣ ਤੱਕ, β-Ga2O3 ਬਲਕ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦਾ ਵਿਕਾਸ ਵਿਧੀ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਖਿੱਚਣ ਵਿਧੀ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ Czochralski (CZ), ਕਿਨਾਰੇ-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਪਤਲੀ ਫਿਲਮ ਫੀਡਿੰਗ ਵਿਧੀ (Edge-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਫਿਲਮ-ਫੈਡ, EFG), ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ (rtical ਜਾਂ ਹਰੀਜੱਟਲ ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ, HB ਜਾਂ VB) ਅਤੇ ਫਲੋਟਿੰਗ ਜ਼ੋਨ (ਫਲੋਟਿੰਗ ਜ਼ੋਨ, FZ) ਤਕਨਾਲੋਜੀ। ਸਾਰੇ ਤਰੀਕਿਆਂ ਵਿੱਚੋਂ, Czochralski ਅਤੇ ਕਿਨਾਰੇ-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਪਤਲੀ-ਫਿਲਮ ਫੀਡਿੰਗ ਵਿਧੀਆਂ ਭਵਿੱਖ ਵਿੱਚ β-Ga 2O3 ਵੇਫਰਾਂ ਦੇ ਵੱਡੇ ਉਤਪਾਦਨ ਲਈ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ ਵਾਅਦਾ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਰਸਤੇ ਹੋਣ ਦੀ ਉਮੀਦ ਹੈ, ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਇੱਕੋ ਸਮੇਂ ਵੱਡੀ ਮਾਤਰਾ ਅਤੇ ਘੱਟ ਨੁਕਸ ਘਣਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਹੁਣ ਤੱਕ, ਜਾਪਾਨ ਦੀ ਨੋਵਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਨੇ ਪਿਘਲਣ ਵਾਲੇ ਵਾਧੇ β-Ga2O3 ਲਈ ਇੱਕ ਵਪਾਰਕ ਮੈਟ੍ਰਿਕਸ ਨੂੰ ਸਾਕਾਰ ਕੀਤਾ ਹੈ।

1.1 ਜ਼ੋਚਰਾਲਸਕੀ ਵਿਧੀ

Czochralski ਵਿਧੀ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਬੀਜ ਦੀ ਪਰਤ ਨੂੰ ਪਹਿਲਾਂ ਢੱਕਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਫਿਰ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਨੂੰ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਪਿਘਲਣ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਕੱਢਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। Czochralski ਵਿਧੀ β-Ga2O3 ਲਈ ਇਸਦੀ ਲਾਗਤ-ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ੀਲਤਾ, ਵੱਡੇ ਆਕਾਰ ਦੀਆਂ ਸਮਰੱਥਾਵਾਂ, ਅਤੇ ਉੱਚ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲੇ ਸਬਸਟਰੇਟ ਵਾਧੇ ਦੇ ਕਾਰਨ ਵੱਧਦੀ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, Ga2O3 ਦੇ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਧੇ ਦੌਰਾਨ ਥਰਮਲ ਤਣਾਅ ਦੇ ਕਾਰਨ, ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ, ਪਿਘਲਣ ਵਾਲੀ ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਵਾਸ਼ਪੀਕਰਨ ਅਤੇ Ir ਕਰੂਸੀਬਲ ਨੂੰ ਨੁਕਸਾਨ ਹੋਵੇਗਾ। ਇਹ Ga2O3 ਵਿੱਚ ਘੱਟ n-ਕਿਸਮ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮੁਸ਼ਕਲ ਦਾ ਨਤੀਜਾ ਹੈ। ਵਿਕਾਸ ਵਾਯੂਮੰਡਲ ਵਿੱਚ ਆਕਸੀਜਨ ਦੀ ਢੁਕਵੀਂ ਮਾਤਰਾ ਨੂੰ ਪੇਸ਼ ਕਰਨਾ ਇਸ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਨ ਦਾ ਇੱਕ ਤਰੀਕਾ ਹੈ। ਅਨੁਕੂਲਤਾ ਦੁਆਰਾ, ਉੱਚ-ਗੁਣਵੱਤਾ ਵਾਲਾ 2-ਇੰਚ β-Ga2O3 10^16~10^19 cm-3 ਦੀ ਇੱਕ ਮੁਫਤ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਗਾੜ੍ਹਾਪਣ ਸੀਮਾ ਅਤੇ 160 cm2/Vs ਦੀ ਵੱਧ ਤੋਂ ਵੱਧ ਇਲੈਕਟ੍ਰੌਨ ਘਣਤਾ ਦੇ ਨਾਲ Czochralski ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਉਗਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 2 ਜ਼ੋਚਰਾਲਸਕੀ ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਉਗਾਇਆ ਗਿਆ β-Ga2O3 ਦਾ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ

1.2 ਕਿਨਾਰੇ-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਫਿਲਮ ਫੀਡਿੰਗ ਵਿਧੀ

ਕਿਨਾਰੇ-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਪਤਲੀ ਫਿਲਮ ਫੀਡਿੰਗ ਵਿਧੀ ਨੂੰ ਵੱਡੇ-ਖੇਤਰ ਵਾਲੇ Ga2O3 ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਸਮੱਗਰੀ ਦੇ ਵਪਾਰਕ ਉਤਪਾਦਨ ਲਈ ਮੋਹਰੀ ਦਾਅਵੇਦਾਰ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਵਿਧੀ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਪਿਘਲਣ ਨੂੰ ਇੱਕ ਕੇਸ਼ੀਲੀ ਕੱਟ ਵਾਲੇ ਮੋਲਡ ਵਿੱਚ ਰੱਖਣਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਪਿਘਲਣ ਨਾਲ ਕੇਸ਼ੀਲੀ ਕਿਰਿਆ ਦੁਆਰਾ ਮੋਲਡ ਤੱਕ ਵਧਦਾ ਹੈ। ਸਿਖਰ 'ਤੇ, ਇੱਕ ਪਤਲੀ ਫਿਲਮ ਬਣਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਸਾਰੀਆਂ ਦਿਸ਼ਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਫੈਲਦੀ ਹੈ ਜਦੋਂ ਕਿ ਬੀਜ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੁਆਰਾ ਕ੍ਰਿਸਟਲਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਮੋਲਡ ਟਾਪ ਦੇ ਕਿਨਾਰਿਆਂ ਨੂੰ ਫਲੇਕਸ, ਟਿਊਬਾਂ, ਜਾਂ ਕਿਸੇ ਵੀ ਲੋੜੀਂਦੀ ਜਿਓਮੈਟਰੀ ਵਿੱਚ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। Ga2O3 ਦਾ ਕਿਨਾਰੇ-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਪਤਲੀ ਫਿਲਮ ਫੀਡਿੰਗ ਵਿਧੀ ਤੇਜ਼ ਵਿਕਾਸ ਦਰ ਅਤੇ ਵੱਡੇ ਵਿਆਸ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਚਿੱਤਰ 3 ਇੱਕ β-Ga2O3 ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦਾ ਚਿੱਤਰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਆਕਾਰ ਦੇ ਪੈਮਾਨੇ ਦੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ, ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਪਾਰਦਰਸ਼ਤਾ ਅਤੇ ਇਕਸਾਰਤਾ ਵਾਲੇ 2-ਇੰਚ ਅਤੇ 4-ਇੰਚ β-Ga2O3 ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ ਦਾ ਵਪਾਰੀਕਰਨ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ 6-ਇੰਚ ਸਬਸਟਰੇਟ ਨੂੰ ਭਵਿੱਖ ਦੇ ਵਪਾਰੀਕਰਨ ਲਈ ਖੋਜ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਹਾਲ ਹੀ ਵਿੱਚ, (−201) ਸਥਿਤੀ ਦੇ ਨਾਲ ਵੱਡੇ ਗੋਲਾਕਾਰ ਸਿੰਗਲ-ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬਲਕ ਸਮੱਗਰੀ ਵੀ ਉਪਲਬਧ ਹੋ ਗਈ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, β-Ga2O3 ਕਿਨਾਰੇ-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਫਿਲਮ ਫੀਡਿੰਗ ਵਿਧੀ ਵੀ ਪਰਿਵਰਤਨ ਧਾਤ ਤੱਤਾਂ ਦੀ ਡੋਪਿੰਗ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ Ga2O3 ਦੀ ਖੋਜ ਅਤੇ ਤਿਆਰੀ ਸੰਭਵ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 3 β-Ga2O3 ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਜੋ ਕਿ ਕਿਨਾਰੇ-ਪ੍ਰਭਾਸ਼ਿਤ ਫਿਲਮ ਫੀਡਿੰਗ ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਉਗਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ

1.3 ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ ਵਿਧੀ

ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ ਵਿਧੀ ਵਿੱਚ, ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਇੱਕ ਕਰੂਸੀਬਲ ਵਿੱਚ ਬਣਦੇ ਹਨ ਜੋ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਇੱਕ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਰਾਹੀਂ ਹਿਲਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਇੱਕ ਖਿਤਿਜੀ ਜਾਂ ਲੰਬਕਾਰੀ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਘੁੰਮਦੇ ਕਰੂਸੀਬਲ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ। ਇਹ ਧਿਆਨ ਦੇਣ ਯੋਗ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਵਿਧੀ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਬੀਜਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰ ਸਕਦੀ ਹੈ ਜਾਂ ਨਹੀਂ ਵੀ ਕਰ ਸਕਦੀ। ਰਵਾਇਤੀ ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ ਆਪਰੇਟਰਾਂ ਕੋਲ ਪਿਘਲਣ ਅਤੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਸਿੱਧੀ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀ ਦੀ ਘਾਟ ਹੈ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਉੱਚ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਨਾਲ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਵਰਟੀਕਲ ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ ਵਿਧੀ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ β-Ga2O3 ਦੇ ਵਾਧੇ ਲਈ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਹਵਾ ਦੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿੱਚ ਵਧਣ ਦੀ ਯੋਗਤਾ ਲਈ ਜਾਣੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਵਰਟੀਕਲ ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ ਵਿਧੀ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਦੌਰਾਨ, ਪਿਘਲਣ ਅਤੇ ਕਰੂਸੀਬਲ ਦੇ ਕੁੱਲ ਪੁੰਜ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ 1% ਤੋਂ ਘੱਟ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਘੱਟੋ-ਘੱਟ ਨੁਕਸਾਨ ਦੇ ਨਾਲ ਵੱਡੇ β-Ga2O3 ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਦੇ ਵਾਧੇ ਨੂੰ ਸਮਰੱਥ ਬਣਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 4 ਬ੍ਰਿਜਮੈਨ ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਉਗਾਇਆ ਗਿਆ β-Ga2O3 ਦਾ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ

1.4 ਫਲੋਟਿੰਗ ਜ਼ੋਨ ਵਿਧੀ

ਫਲੋਟਿੰਗ ਜ਼ੋਨ ਵਿਧੀ ਕਰੂਸੀਬਲ ਸਮੱਗਰੀ ਦੁਆਰਾ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗੰਦਗੀ ਦੀ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਹੱਲ ਕਰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਰੋਧਕ ਇਨਫਰਾਰੈੱਡ ਕਰੂਸੀਬਲਾਂ ਨਾਲ ਜੁੜੀਆਂ ਉੱਚ ਲਾਗਤਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਵਿਕਾਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ, ਪਿਘਲਣ ਨੂੰ ਇੱਕ RF ਸਰੋਤ ਦੀ ਬਜਾਏ ਇੱਕ ਲੈਂਪ ਦੁਆਰਾ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਵਿਕਾਸ ਉਪਕਰਣਾਂ ਲਈ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਨੂੰ ਸਰਲ ਬਣਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਫਲੋਟਿੰਗ ਜ਼ੋਨ ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਉਗਾਏ ਗਏ β-Ga2O3 ਦੀ ਸ਼ਕਲ ਅਤੇ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਗੁਣਵੱਤਾ ਅਜੇ ਅਨੁਕੂਲ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਇਹ ਵਿਧੀ ਉੱਚ-ਸ਼ੁੱਧਤਾ β-Ga2O3 ਨੂੰ ਬਜਟ-ਅਨੁਕੂਲ ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਵਿੱਚ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਇੱਕ ਵਾਅਦਾ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਤਰੀਕਾ ਖੋਲ੍ਹਦੀ ਹੈ।

ਚਿੱਤਰ 5 β-Ga2O3 ਸਿੰਗਲ ਕ੍ਰਿਸਟਲ ਜੋ ਫਲੋਟਿੰਗ ਜ਼ੋਨ ਵਿਧੀ ਦੁਆਰਾ ਉਗਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ।