آڪسائيڊ ٿيل بيٺل اناج ۽ ايپيٽيڪسيل واڌ ٽيڪنالاجي-Ⅱ

2. ايپيٽيڪسيل پتلي فلم جي واڌ

سبسٽريٽ Ga2O3 پاور ڊوائيسز لاءِ هڪ جسماني سپورٽ پرت يا ڪنڊڪٽو پرت فراهم ڪري ٿو. ايندڙ اهم پرت چينل پرت يا ايپيٽيڪسيل پرت آهي جيڪا وولٽيج مزاحمت ۽ ڪيريئر ٽرانسپورٽ لاءِ استعمال ٿئي ٿي. بريڪ ڊائون وولٽيج کي وڌائڻ ۽ ڪنڊڪشن مزاحمت کي گھٽ ڪرڻ لاءِ، ڪنٽروليبل ٿولهه ۽ ڊوپنگ ڪنسنٽريشن، انهي سان گڏ بهترين مواد جي معيار، ڪجهه شرطون آهن. اعليٰ معيار جي Ga2O3 ايپيٽيڪسيل پرتون عام طور تي ماليڪيولر بيم ايپيٽيڪسي (MBE)، ڌاتو نامياتي ڪيميائي وانپ ڊپوزيشن (MOCVD)، هيلائيڊ وانپ ڊپوزيشن (HVPE)، پلسڊ ليزر ڊپوزيشن (PLD)، ۽ فوگ CVD تي ٻڌل ڊپوزيشن ٽيڪنڪ استعمال ڪندي جمع ڪيون وينديون آهن.

ٽيبل 2 ڪجھ نمائندگي ڪندڙ ايپيٽيڪسيل ٽيڪنالاجيون

2.1 ايم بي اي طريقو

MBE ٽيڪنالاجي پنهنجي الٽرا هاءِ ويڪيوم ماحول ۽ اعليٰ مواد جي پاڪائي جي ڪري ڪنٽرول لائق اين-ٽائيپ ڊوپنگ سان اعليٰ معيار، عيب کان پاڪ β-Ga2O3 فلمون وڌائڻ جي صلاحيت لاءِ مشهور آهي. نتيجي طور، اهو سڀ کان وڌيڪ مطالعي ڪيل ۽ ممڪن طور تي ڪمرشل ٿيل β-Ga2O3 پتلي فلم جمع ڪرڻ واري ٽيڪنالاجي مان هڪ بڻجي ويو آهي. ان کان علاوه، MBE طريقو پڻ ڪاميابي سان هڪ اعليٰ معيار، گهٽ-ڊوپڊ هيٽرو اسٽريچر β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 پتلي فلم پرت تيار ڪئي. MBE ريفلڪشن هاءِ انرجي اليڪٽران ڊفرڪشن (RHEED) استعمال ڪندي ايٽمي پرت جي درستگي سان حقيقي وقت ۾ سطح جي جوڙجڪ ۽ مورفولوجي جي نگراني ڪري سگهي ٿو. بهرحال، MBE ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي اُڀريل β-Ga2O3 فلمون اڃا تائين ڪيترن ئي چئلينجن کي منهن ڏين ٿيون، جهڙوڪ گهٽ واڌ جي شرح ۽ ننڍي فلم سائيز. مطالعي مان معلوم ٿيو ته واڌ جي شرح (010)>(001)>(−201)>(100) جي ترتيب ۾ هئي. 650 کان 750 °C جي ٿوري Ga سان مالا مال حالتن ۾، β-Ga2O3 (010) هڪ هموار مٿاڇري ۽ اعلي واڌ جي شرح سان بهترين واڌ ڏيکاري ٿو. هن طريقي کي استعمال ڪندي، β-Ga2O3 ايپيٽڪسي ڪاميابي سان 0.1 nm جي RMS رفنس سان حاصل ڪئي وئي. β-Ga2O3 هڪ Ga سان مالا مال ماحول ۾، مختلف درجه حرارت تي اُڀريل MBE فلمون شڪل ۾ ڏيکاريل آهن. نوول ڪرسٽل ٽيڪنالاجي انڪارپوريشن ڪاميابي سان ايپيٽڪسي طور تي 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE ويفر تيار ڪيا آهن. اهي 500 μm جي ٿولهه سان اعليٰ معيار (010) تي ٻڌل β-Ga2O3 سنگل ڪرسٽل سبسٽريٽ ۽ 150 آرڪ سيڪنڊن کان گهٽ XRD FWHM مهيا ڪن ٿا. سبسٽريٽ Sn ڊوپڊ يا Fe ڊوپڊ آهي. ايس اين-ڊوپڊ ڪنڊڪٽو سبسٽريٽ ۾ 1E18 کان 9E18cm−3 تائين ڊوپنگ ڪنسنٽريشن آهي، جڏهن ته آئرن-ڊوپڊ سيمي انسوليٽنگ سبسٽريٽ ۾ مزاحمت 10E10 Ω سينٽي ميٽر کان وڌيڪ آهي.

2.2 MOCVD طريقو

MOCVD پتلي فلمون اُگائڻ لاءِ ڌاتو نامياتي مرڪب کي اڳواٽ مواد طور استعمال ڪري ٿو، جنهن ڪري وڏي پيماني تي تجارتي پيداوار حاصل ڪري ٿو. جڏهن MOCVD طريقو استعمال ڪندي Ga2O3 اُگايو ويندو آهي، ته ٽرائي ميٿيل گيليئم (TMGa)، ٽرائي ميٿيل گيليئم (TEGa) ۽ Ga (ڊائپنٽائل گلائڪول فارميٽ) عام طور تي Ga ذريعو طور استعمال ڪيا ويندا آهن، جڏهن ته H2O، O2 يا N2O آڪسيجن ذريعو طور استعمال ڪيا ويندا آهن. هن طريقي کي استعمال ڪندي واڌ کي عام طور تي اعليٰ درجه حرارت (>800°C) جي ضرورت هوندي آهي. هن ٽيڪنالاجي ۾ گهٽ ڪيريئر ڪنسنٽريشن ۽ اعليٰ ۽ گهٽ درجه حرارت واري اليڪٽران موبلٽي حاصل ڪرڻ جي صلاحيت آهي، تنهن ڪري اهو اعليٰ ڪارڪردگي واري β-Ga2O3 پاور ڊوائيسز جي حاصلات لاءِ وڏي اهميت رکي ٿو. MBE واڌ جي طريقي جي مقابلي ۾، MOCVD کي اعليٰ درجه حرارت واري واڌ ۽ ڪيميائي رد عمل جي خاصيتن جي ڪري β-Ga2O3 فلمن جي تمام گهڻي واڌ جي شرح حاصل ڪرڻ جو فائدو حاصل آهي.

شڪل 7 β-Ga2O3 (010) AFM تصوير

شڪل 8 β-Ga2O3 μ ۽ شيٽ جي مزاحمت جي وچ ۾ تعلق جيڪو هال ۽ گرمي پد سان ماپيو ويندو آهي

2.3 ايڇ وي پي اي طريقو

HVPE هڪ پختو ايپيٽڪسيل ٽيڪنالاجي آهي ۽ III-V مرڪب سيمي ڪنڊڪٽرز جي ايپيٽڪسيل واڌ ۾ وڏي پيماني تي استعمال ڪئي وئي آهي. HVPE پنهنجي گهٽ پيداوار جي قيمت، تيز واڌ جي شرح، ۽ اعلي فلم جي ٿولهه لاءِ مشهور آهي. اهو ياد رکڻ گهرجي ته HVPEβ-Ga2O3 عام طور تي خراب مٿاڇري جي مورفولوجي ۽ مٿاڇري جي خرابين ۽ کڏن جي اعلي کثافت کي ظاهر ڪري ٿو. تنهن ڪري، ڊوائيس ٺاهڻ کان اڳ ڪيميائي ۽ ميڪيڪل پالشنگ عملن جي ضرورت هوندي آهي. β-Ga2O3 ايپيٽڪسي لاءِ HVPE ٽيڪنالاجي عام طور تي (001) β-Ga2O3 ميٽرڪس جي اعلي-درجه حرارت جي رد عمل کي فروغ ڏيڻ لاءِ گيس GaCl ۽ O2 کي اڳڪٿي طور استعمال ڪري ٿي. شڪل 9 ايپيٽڪسيل فلم جي مٿاڇري جي حالت ۽ واڌ جي شرح کي درجه حرارت جي ڪم جي طور تي ڏيکاري ٿو. تازن سالن ۾، جاپان جي ناول ڪرسٽل ٽيڪنالاجي انڪارپوريشن HVPE هوموپيٽيڪسيل β-Ga2O3 ۾ اهم تجارتي ڪاميابي حاصل ڪئي آهي، ايپيٽڪسيل پرت جي ٿولهه 5 کان 10 μm ۽ ويفر سائيز 2 ۽ 4 انچ سان. ان کان علاوه، چائنا اليڪٽرانڪس ٽيڪنالاجي گروپ ڪارپوريشن پاران تيار ڪيل 20 μm ٿلها HVPE β-Ga2O3 هوميوپيٽڪسيل ويفر پڻ ڪمرشلائيزيشن مرحلي ۾ داخل ٿي ويا آهن.

شڪل 9 HVPE طريقو β-Ga2O3

2.4 پي ايل ڊي طريقو

PLD ٽيڪنالاجي بنيادي طور تي پيچيده آڪسائيڊ فلمن ۽ هيٽرو اسٽرڪچرز کي جمع ڪرڻ لاءِ استعمال ڪئي ويندي آهي. PLD واڌ جي عمل دوران، اليڪٽران جي اخراج جي عمل ذريعي فوٽون توانائي کي نشانو بڻايل مواد سان جوڙيو ويندو آهي. MBE جي برعڪس، PLD سورس ذرات ليزر تابڪاري ذريعي انتهائي تيز توانائي (> 100 eV) سان ٺهندا آهن ۽ بعد ۾ گرم سبسٽريٽ تي جمع ڪيا ويندا آهن. جڏهن ته، ابليشن جي عمل دوران، ڪجهه اعليٰ توانائي وارا ذرات سڌو سنئون مواد جي مٿاڇري تي اثر انداز ٿيندا، پوائنٽ خرابيون پيدا ڪندا ۽ اهڙي طرح فلم جي معيار کي گهٽائيندا. MBE طريقي سان ملندڙ جلندڙ، RHEED کي PLD β-Ga2O3 جمع ڪرڻ جي عمل دوران حقيقي وقت ۾ مواد جي مٿاڇري جي جوڙجڪ ۽ مورفولوجي جي نگراني ڪرڻ لاءِ استعمال ڪري سگهجي ٿو، محققن کي صحيح طور تي واڌ جي معلومات حاصل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿي. PLD طريقو انتهائي چالکائي β-Ga2O3 فلمن کي وڌائڻ جي اميد رکي ٿو، ان کي Ga2O3 پاور ڊوائيسز ۾ هڪ بهتر ڪيل اومڪ رابطي حل بڻائي ٿو.

شڪل 10 سي ڊوپڊ Ga2O3 جي AFM تصوير

2.5 MIST-CVD طريقو

MIST-CVD هڪ نسبتاً سادو ۽ قيمتي اثرائتي پتلي فلم جي واڌ واري ٽيڪنالاجي آهي. هن CVD طريقي ۾ پتلي فلم جي جمع حاصل ڪرڻ لاءِ سبسٽريٽ تي ايٽمائيزڊ اڳڪٿي کي اسپري ڪرڻ جو رد عمل شامل آهي. جڏهن ته، اڃا تائين، مسٽ CVD استعمال ڪندي پوکيل Ga2O3 ۾ اڃا تائين سٺي برقي خاصيتن جي کوٽ آهي، جيڪا مستقبل ۾ بهتري ۽ اصلاح لاءِ تمام گهڻي گنجائش ڇڏي ٿي.