د سیلیکون کاربایډ (SiC) او ګیلیم نایټرایډ (GaN) لخوا نمایندګي شوي پراخه بینډ ګیپ (WBG) سیمیکمډکټرونو پراخه پاملرنه ترلاسه کړې. خلک په بریښنایی موټرو او بریښنایی شبکو کې د سیلیکون کاربایډ د غوښتنلیک امکاناتو لپاره لوړې تمې لري، او همدارنګه د ګړندي چارج کولو کې د ګیلیم نایټرایډ د غوښتنلیک امکاناتو لپاره. په وروستیو کلونو کې، د Ga2O3، AlN او الماس موادو په اړه څیړنې د پام وړ پرمختګ کړی، چې د الټرا وایډ بینډ ګیپ سیمیکمډکټر موادو پاملرنه یې ځانته اړولې ده. د دوی په منځ کې، ګیلیم آکسایډ (Ga2O3) یو راڅرګندیدونکی الټرا وایډ بینډ ګیپ سیمیکمډکټر مواد دی چې د 4.8 eV بینډ ګیپ، د نظریاتي مهم ماتولو ساحې ځواک شاوخوا 8 MV cm-1، د سنتریت سرعت شاوخوا 2E7cm s-1، او د 3000 لوړ بالیګا کیفیت فاکتور دی، چې د لوړ ولټاژ او لوړ فریکونسۍ بریښنا برقیاتو په برخه کې پراخه پاملرنه ترلاسه کوي.
۱. د ګیلیم آکسایډ موادو ځانګړتیاوې
Ga2O3 یو لوی بینډ ګیپ (4.8 eV) لري، تمه کیږي چې د لوړ مقاومت ولتاژ او لوړ بریښنا وړتیاوې دواړه ترلاسه کړي، او کولی شي په نسبتا ټیټ مقاومت کې د لوړ ولتاژ تطبیق وړتیا ولري، چې دوی د اوسني څیړنې تمرکز کوي. سربیره پردې، Ga2O3 نه یوازې غوره مادي ځانګړتیاوې لري، بلکې د اسانۍ سره تنظیم کیدونکي n-ډول ډوپینګ ټیکنالوژیو، او همدارنګه د ټیټ لګښت سبسټریټ وده او ایپیټیکسي ټیکنالوژیو مختلف ډولونه هم چمتو کوي. تر دې دمه، په Ga2O3 کې پنځه مختلف کرسټال مرحلې کشف شوي، پشمول د کورنډم (α)، مونوکلینیک (β)، عیب لرونکي سپینل (γ)، کیوبیک (δ) او اورتورومبیک (ɛ) مرحلې. ترموډینامیک ثباتونه، په ترتیب سره، γ، δ، α، ɛ، او β دي. دا د یادونې وړ ده چې مونوکلینیک β-Ga2O3 ترټولو باثباته دی، په ځانګړې توګه په لوړه تودوخه کې، پداسې حال کې چې نور مرحلې د خونې د تودوخې څخه پورته میټاسټیبل دي او د ځانګړو تودوخې شرایطو لاندې β مرحلې ته د بدلون تمایل لري. له همدې امله، په وروستیو کلونو کې د β-Ga2O3 پر بنسټ د وسایلو پراختیا د بریښنایی برقیاتو په برخه کې یو لوی تمرکز ګرځیدلی دی.
جدول ۱ د ځینو نیمه نیمه موادو پیرامیټرو پرتله کول
د مونوکلینیکβ-Ga2O3 کرسټال جوړښت په جدول 1 کې ښودل شوی. د هغې د جالیو پیرامیټرونه a = 12.21 Å، b = 3.04 Å، c = 5.8 Å، او β = 103.8° شامل دي. د واحد حجره د Ga(I) اتومونو څخه جوړه ده چې د ټایټریډرل همغږۍ سره او د Ga(II) اتومونه د اوکټریډرل همغږۍ سره. په "ټایټریډرل" صف کې د اکسیجن اتومونو درې مختلف ترتیبونه شتون لري، پشمول د دوه مثلثي همغږي شوي O(I) او O(II) اتومونو او یو ټایټریډرلي همغږي شوي O(III) اتوم. د دې دوه ډوله اتومي همغږۍ ترکیب د β-Ga2O3 انیسوټروپي ته لار هواروي چې په فزیک، کیمیاوي زنګ، آپټیکس او الکترونیک کې ځانګړي ملکیتونه لري.
شکل ۱ د مونوکلینیک β-Ga2O3 کرسټال د سکیماتیک جوړښت ډیاګرام
د انرژۍ د بند تیوري له نظره، د β-Ga2O3 د کنډکشن بانډ لږترلږه ارزښت د Ga اتوم د 4s0 هایبرډ مدار سره مطابقت لرونکي انرژي حالت څخه اخیستل شوی. د کنډکشن بانډ لږترلږه ارزښت او د خلا د انرژۍ کچې (د الکترون اتصال انرژي) ترمنځ د انرژۍ توپیر اندازه کیږي. 4 eV دی. د β-Ga2O3 اغیزمن الکترون ډله د 0.28–0.33 me او د هغې د مناسب بریښنایی چالکتیا په توګه اندازه کیږي. په هرصورت، د والینس بانډ اعظمي حد د Ek منحني ښودنه کوي چې خورا ټیټ منحني او په کلکه ځایی شوي O2p مدارونه لري، دا وړاندیز کوي چې سوري په ژوره توګه ځایی شوي دي. دا ځانګړتیاوې په β-Ga2O3 کې د p-ډول ډوپینګ ترلاسه کولو لپاره یوه لویه ننګونه رامینځته کوي. حتی که د P-ډول ډوپینګ ترلاسه شي، سوري μ په خورا ټیټه کچه کې پاتې کیږي. ۲. د بلک ګیلیم آکسایډ واحد کرسټال وده تر اوسه پورې، د β-Ga2O3 بلک واحد کرسټال سبسټریټ د ودې طریقه په عمده توګه د کرسټال کشولو طریقه ده، لکه Czochralski (CZ)، د څنډې تعریف شوي پتلي فلم تغذیه کولو طریقه (Edge-Defined film-fed، EFG)، Bridgman (rtical یا horizontal Bridgman، HB یا VB) او د تیرولو زون (floating zone، FZ) ټیکنالوژي. د ټولو میتودونو په مینځ کې، تمه کیږي چې Czochralski او د څنډې تعریف شوي پتلي فلم تغذیه کولو میتودونه به په راتلونکي کې د β-Ga 2O3 ویفرونو د ډله ایز تولید لپاره ترټولو امید لرونکې لارې وي، ځکه چې دوی کولی شي په ورته وخت کې لوی حجم او ټیټ عیب کثافت ترلاسه کړي. تر اوسه پورې، د جاپان ناول کرسټال ټیکنالوژي د β-Ga2O3 د ویلې ودې لپاره سوداګریز میټریکس احساس کړی.
۱.۱ د کوزوکرالسکي طریقه
د کوزوکرالسکي میتود اصل دا دی چې لومړی د تخم طبقه پوښل کیږي، او بیا واحد کرسټال ورو ورو له ویلې څخه ایستل کیږي. د کوزوکرالسکي میتود د β-Ga2O3 لپاره د هغې د لګښت اغیزمنتوب، لوی اندازې وړتیاو، او د لوړ کرسټال کیفیت لرونکي سبسټریټ ودې له امله په زیاتیدونکي توګه مهم دی. په هرصورت، د Ga2O3 د لوړې تودوخې ودې په جریان کې د تودوخې فشار له امله، د واحد کرسټالونو تبخیر، د ویلې موادو، او د Ir کروسیبل ته زیان به پیښ شي. دا په Ga2O3 کې د ټیټ n-ډول ډوپینګ ترلاسه کولو کې د ستونزو پایله ده. د ودې فضا ته د اکسیجن مناسب مقدار معرفي کول د دې ستونزې د حل کولو یوه لاره ده. د اصلاح کولو له لارې، د لوړ کیفیت 2 انچ β-Ga2O3 د 10^16~10^19 cm-3 وړیا الکترون غلظت حد او د 160 cm2/Vs اعظمي الکترون کثافت سره په بریالیتوب سره د کوزوکرالسکي میتود لخوا کرل شوی.
شکل ۲ د β-Ga2O3 واحد کرسټال چې د کوزوکرالسکي میتود لخوا کرل شوی
۱.۲ د څنډې تعریف شوي فلم تغذیه کولو طریقه
د څنډې تعریف شوي پتلي فلم تغذیه کولو طریقه د لوی ساحې Ga2O3 واحد کرسټال موادو سوداګریز تولید لپاره مخکښ سیال ګڼل کیږي. د دې میتود اصل دا دی چې خټکی په یوه قالب کې د کیپلیري سلیټ سره ځای په ځای شي، او خټکی د کیپلیري عمل له لارې قالب ته پورته کیږي. په سر کې، یو نری فلم جوړیږي او په ټولو لارښوونو کې خپریږي پداسې حال کې چې د تخم کرسټال لخوا کرسټال کولو ته هڅول کیږي. سربیره پردې، د قالب د سر څنډې کنټرول کیدی شي ترڅو په فلیکسونو، ټیوبونو، یا کوم مطلوب جیومیټري کې کرسټالونه تولید کړي. د Ga2O3 د څنډې تعریف شوي پتلي فلم تغذیه کولو طریقه د چټکې ودې کچه او لوی قطر چمتو کوي. شکل 3 د β-Ga2O3 واحد کرسټال ډیاګرام ښیې. سربیره پردې، د اندازې پیمانه له مخې، 2 انچه او 4 انچه β-Ga2O3 سبسټریټونه د غوره شفافیت او یووالي سره سوداګریز شوي، پداسې حال کې چې د 6 انچ سبسټریټونه د راتلونکي سوداګریز کولو لپاره په څیړنه کې ښودل شوي. پدې وروستیو کې، لوی سرکلر واحد کرسټال بلک مواد هم د (−201) سمت سره شتون لري. برسېره پردې، د β-Ga2O3 څنډې تعریف شوي فلم تغذیه کولو طریقه د انتقالي فلزي عناصرو ډوپینګ ته هم وده ورکوي، چې د Ga2O3 څیړنه او چمتووالی ممکن کوي.
شکل ۳ β-Ga2O3 واحد کرسټال د څنډې تعریف شوي فلم تغذیه کولو میتود لخوا کرل شوی
۱.۳ د برج مین طریقه
د برجمن میتود کې، کرسټالونه په یوه کروسیبل کې جوړیږي چې په تدریجي ډول د تودوخې د درجې له لارې حرکت کوي. دا پروسه په افقي یا عمودي لوري کې ترسره کیدی شي، معمولا د څرخیدونکي کروسیبل په کارولو سره. دا د یادونې وړ ده چې دا میتود ممکن د کرسټال تخمونه وکاروي یا نه. دودیز بریجمن چلونکي د ویلې کیدو او کرسټال ودې پروسو مستقیم لید نلري او باید د لوړ دقت سره تودوخه کنټرول کړي. عمودی بریجمن میتود په عمده توګه د β-Ga2O3 ودې لپاره کارول کیږي او د هوا چاپیریال کې د ودې وړتیا لپاره پیژندل کیږي. د عمودی بریجمن میتود د ودې پروسې په جریان کې، د ویلې شوي او کروسیبل ټول ډله ایز زیان د 1٪ څخه ښکته ساتل کیږي، چې د لوی β-Ga2O3 واحد کرسټالونو وده د لږترلږه زیان سره فعالوي.
شکل ۴ د β-Ga2O3 واحد کرسټال چې د برجمن میتود لخوا کرل کیږي
۱.۴ د لامبو وهلو زون طریقه
د لامبو وهلو زون طریقه د کروسیبل موادو لخوا د کرسټال ککړتیا ستونزه حل کوي او د لوړ تودوخې مقاومت لرونکي انفراریډ کروسیبلونو سره تړلي لوړ لګښتونه کموي. د دې ودې پروسې په جریان کې، ویلې شوی مواد د RF سرچینې پرځای د څراغ لخوا تودوخه کیدی شي، پدې توګه د ودې تجهیزاتو اړتیاوې ساده کوي. که څه هم د لامبو وهلو زون میتود لخوا کرل شوي β-Ga2O3 شکل او کرسټال کیفیت لاهم غوره نه دی، دا طریقه د لوړ پاکوالي β-Ga2O3 د بودیجې دوستانه واحد کرسټالونو ته د ودې لپاره یوه هیله بښونکې طریقه پرانیزي.
شکل ۵ β-Ga2O3 واحد کرسټال چې د لامبو وهلو زون میتود لخوا کرل کیږي.
د پوسټ وخت: می-۳۰-۲۰۲۴