2. Rritja e filmit të hollë epitaksial
Substrati siguron një shtresë mbështetëse fizike ose një shtresë përçuese për pajisjet e fuqisë Ga2O3. Shtresa tjetër e rëndësishme është shtresa e kanalit ose shtresa epitaksiale e përdorur për rezistencën e tensionit dhe transportin e bartësve. Për të rritur tensionin e prishjes dhe për të minimizuar rezistencën e përçueshmërisë, trashësia dhe përqendrimi i dopingut i kontrollueshëm, si dhe cilësia optimale e materialit, janë disa parakushte. Shtresat epitaksiale të Ga2O3 me cilësi të lartë depozitohen zakonisht duke përdorur epitaksi me rreze molekulare (MBE), depozitim me avuj organikë kimikë metalikë (MOCVD), depozitim me avuj halidesh (HVPE), depozitim me lazer pulsues (PLD) dhe teknika depozitimi të bazuara në mjegull CVD.
Tabela 2 Disa teknologji epitaksiale përfaqësuese
Metoda 2.1 MBE
Teknologjia MBE është e njohur për aftësinë e saj për të rritur filma β-Ga2O3 me cilësi të lartë dhe pa defekte me doping të kontrollueshëm të tipit n për shkak të mjedisit të saj me vakum ultra të lartë dhe pastërtisë së lartë të materialit. Si rezultat, ajo është bërë një nga teknologjitë më të studiuara dhe potencialisht të komercializuara të depozitimit të filmit të hollë β-Ga2O3. Përveç kësaj, metoda MBE gjithashtu përgatiti me sukses një shtresë filmi të hollë heterostrukture β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 me cilësi të lartë dhe dopim të ulët. MBE mund të monitorojë strukturën sipërfaqësore dhe morfologjinë në kohë reale me precizion të shtresës atomike duke përdorur difraksion elektronik me energji të lartë reflektimi (RHEED). Megjithatë, filmat β-Ga2O3 të rritur duke përdorur teknologjinë MBE ende përballen me shumë sfida, të tilla si shkalla e ulët e rritjes dhe madhësia e vogël e filmit. Studimi zbuloi se shkalla e rritjes ishte në rendin e (010)>(001)>(−201)>(100). Në kushte pak të pasura me Ga prej 650 deri në 750°C, β-Ga2O3 (010) shfaq rritje optimale me një sipërfaqe të lëmuar dhe shkallë të lartë rritjeje. Duke përdorur këtë metodë, epitaksia e β-Ga2O3 u arrit me sukses me një vrazhdësi RMS prej 0.1 nm. β-Ga2O3 Në një mjedis të pasur me Ga, filmat MBE të rritur në temperatura të ndryshme tregohen në figurë. Novel Crystal Technology Inc. ka prodhuar me sukses epitaksialisht 10 × 15mm2 napolitane β-Ga2O3MBE. Ato ofrojnë substrate monokristalesh β-Ga2O3 të orientuara me cilësi të lartë (010) me një trashësi prej 500 μm dhe XRD FWHM nën 150 sekonda harku. Substrati është i dopuar me Sn ose i dopuar me Fe. Substrati përçues i dopuar me Sn ka një përqendrim dopimi prej 1E18 deri në 9E18cm−3, ndërsa substrati gjysmë-izolues i dopuar me hekur ka një rezistencë më të lartë se 10E10 Ω cm.
2.2 Metoda MOCVD
MOCVD përdor komponime organike metalike si materiale pararendëse për të rritur filma të hollë, duke arritur kështu prodhim komercial në shkallë të gjerë. Kur rritet Ga2O3 duke përdorur metodën MOCVD, trimetilgaliumi (TMGa), trietilgaliumi (TEGa) dhe Ga (formati i dipentil glikolit) zakonisht përdoren si burim Ga, ndërsa H2O, O2 ose N2O përdoren si burim oksigjeni. Rritja duke përdorur këtë metodë në përgjithësi kërkon temperatura të larta (>800°C). Kjo teknologji ka potencialin për të arritur përqendrim të ulët të bartësve dhe lëvizshmëri të elektroneve në temperatura të larta dhe të ulëta, kështu që është me rëndësi të madhe për realizimin e pajisjeve me performancë të lartë të fuqisë β-Ga2O3. Krahasuar me metodën e rritjes MBE, MOCVD ka avantazhin e arritjes së shkallëve shumë të larta të rritjes së filmave β-Ga2O3 për shkak të karakteristikave të rritjes në temperatura të larta dhe reaksioneve kimike.
Figura 7 β-Ga2O3 (010) Imazhi AFM
Figura 8 β-Ga2O3 Marrëdhënia midis μ dhe rezistencës së fletës e matur nga Hall dhe temperatura
Metoda 2.3 HVPE
HVPE është një teknologji epitaksiale e pjekur dhe është përdorur gjerësisht në rritjen epitaksiale të gjysmëpërçuesve të përbërë III-V. HVPE njihet për koston e ulët të prodhimit, shkallën e shpejtë të rritjes dhe trashësinë e lartë të filmit. Duhet të theksohet se HVPEβ-Ga2O3 zakonisht shfaq morfologji të sipërfaqes së ashpër dhe dendësi të lartë të defekteve dhe gropave sipërfaqësore. Prandaj, proceset e lustrimit kimik dhe mekanik kërkohen para prodhimit të pajisjes. Teknologjia HVPE për epitaksinë β-Ga2O3 zakonisht përdor GaCl të gaztë dhe O2 si pararendës për të nxitur reagimin në temperaturë të lartë të matricës (001) β-Ga2O3. Figura 9 tregon gjendjen sipërfaqësore dhe shkallën e rritjes së filmit epitaksial si një funksion i temperaturës. Në vitet e fundit, Novel Crystal Technology Inc. e Japonisë ka arritur sukses të konsiderueshëm komercial në β-Ga2O3 homoepitaksial të HVPE, me trashësi shtresash epitaksiale nga 5 deri në 10 μm dhe madhësi të pllakave prej 2 dhe 4 inç. Përveç kësaj, pllakat homoepitaksiale HVPE β-Ga2O3 me trashësi 20 μm të prodhuara nga China Electronics Technology Group Corporation kanë hyrë gjithashtu në fazën e komercializimit.
Figura 9 Metoda HVPE β-Ga2O3
2.4 Metoda PLD
Teknologjia PLD përdoret kryesisht për të depozituar filma oksidi komplekse dhe heterostruktura. Gjatë procesit të rritjes së PLD, energjia e fotonit lidhet me materialin e synuar përmes procesit të emetimit të elektroneve. Në ndryshim nga MBE, grimcat burimore PLD formohen nga rrezatimi lazer me energji jashtëzakonisht të lartë (>100 eV) dhe më pas depozitohen në një substrat të nxehtë. Megjithatë, gjatë procesit të ablacionit, disa grimca me energji të lartë do të ndikojnë drejtpërdrejt në sipërfaqen e materialit, duke krijuar defekte pikësore dhe duke ulur kështu cilësinë e filmit. Ngjashëm me metodën MBE, RHEED mund të përdoret për të monitoruar strukturën sipërfaqësore dhe morfologjinë e materialit në kohë reale gjatë procesit të depozitimit të β-Ga2O3 PLD, duke u lejuar studiuesve të marrin me saktësi informacion mbi rritjen. Metoda PLD pritet të rrisë filma β-Ga2O3 me përçueshmëri të lartë, duke e bërë atë një zgjidhje të optimizuar të kontaktit omik në pajisjet e fuqisë Ga2O3.
Figura 10 Imazh AFM i Ga2O3 të dopuar me Si
Metoda 2.5 MIST-CVD
MIST-CVD është një teknologji relativisht e thjeshtë dhe me kosto efektive për rritjen e filmit të hollë. Kjo metodë CVD përfshin reagimin e spërkatjes së një prekursori të atomizuar mbi një substrat për të arritur depozitimin e filmit të hollë. Megjithatë, deri më tani, Ga2O3 i rritur duke përdorur CVD me mjegull ende nuk ka veti të mira elektrike, gjë që lë shumë hapësirë për përmirësim dhe optimizim në të ardhmen.
Koha e postimit: 30 maj 2024