Di-semiconductor tse nang le bandgap e pharaletseng (WBG) tse emetsweng ke silicon carbide (SiC) le gallium nitride (GaN) di fumane tlhokomelo e pharaletseng. Batho ba na le ditebello tse phahameng bakeng sa menyetla ya tshebediso ya silicon carbide dikoloing tsa motlakase le digridi tsa motlakase, hammoho le menyetla ya tshebediso ya gallium nitride ho tjhajeng ka potlako. Lilemong tsa morao tjena, dipatlisiso mabapi le Ga2O3, AlN le thepa ya daemane di entse kgatelopele e kgolo, e leng se etsang hore thepa ya semiconductor e nang le bandgap e pharaletseng e be yona ntho e kgathallehang. Har'a tsona, gallium oxide (Ga2O3) ke thepa ya semiconductor e hlahellang e nang le bandgap e pharaletseng ya 4.8 eV, matla a tshimo a ho kgaohana ha bohlokwa a ka bang 8 MV cm-1, lebelo la ho tlala la hoo e ka bang 2E7cm s-1, le boleng bo hodimo ba Baliga ba 3000, e fumanang tlhokomelo e pharaletseng lefapheng la motlakase o phahameng le di-elektroniki tsa motlakase tse nang le maqhubu a phahameng.
1. Litšobotsi tsa thepa ea Gallium oxide
Ga2O3 e na le lekhalo le leholo la sehlopha (4.8 eV), ho lebeletsoe hore e fihlelle bokgoni ba ho mamella motlakase o phahameng le matla a phahameng, mme e ka ba le monyetla wa ho ikamahanya le maemo a motlakase o phahameng kganyetsong e tlase, e leng se etsang hore e be ntlha ya dipatlisiso tsa hajwale. Ho feta moo, Ga2O3 ha e na feela thepa e ntle ya thepa, empa hape e fana ka mefuta e fapaneng ya mahlale a n-type doping a ka fetolwang habonolo, hammoho le mahlale a theko e tlase a substrate le epitaxy. Ho fihlela jwale, mekhahlelo e mehlano e fapaneng ya kristale e se e fumanwe ho Ga2O3, ho kenyeletswa le corundum (α), monoclinic (β), spinel e nang le sekoli (γ), mekhahlelo ya cubic (δ) le orthorhombic (ɛ). Ho tsitsa ha thermodynamic, ka tatellano, ke γ, δ, α, ɛ, le β. Ho bohlokwa ho hlokomela hore monoclinic β-Ga2O3 ke yona e tsitsitseng ka ho fetisisa, haholoholo dithempereichareng tse phahameng, ha mekhahlelo e meng e tsitsitse ka hodima mocheso wa kamore mme e na le tshekamelo ya ho fetoha mohato wa β tlasa maemo a itseng a mocheso. Ka hona, ntshetsopele ya disebediswa tse thehilweng ho β-Ga2O3 e se e le ntho e ka sehloohong e shebaneng le di-elektroniki tsa motlakase dilemong tsa morao tjena.
Tafole ea 1 Papiso ea liparamente tse ling tsa thepa ea semiconductor
Sebopeho sa kristale sa monoclinicβ-Ga2O3 se bontshitswe ho Tafole ya 1. Diparamitha tsa yona tsa lattice di kenyeletsa a = 12.21 Å, b = 3.04 Å, c = 5.8 Å, le β = 103.8°. Sele ya yuniti e na le diathomo tsa Ga(I) tse nang le kopano ya tetrahedral e sothehileng le diathomo tsa Ga(II) tse nang le kopano ya octahedral. Ho na le ditlhophiso tse tharo tse fapaneng tsa diathomo tsa oksijene ka hara sehlopha sa "dikhubu tse sothehileng", ho kenyeletswa diathomo tse pedi tsa O(I) le O(II) tse hokahantsweng ka kgutlotharo le athomo e le nngwe ya O(III) e hokahantsweng ka kgutlotharo. Motswako wa mefuta ena e mmedi ya kopano ya athomo o lebisa ho anisotropy ya β-Ga2O3 e nang le thepa e ikgethang fisiks, ho bola ha dikhemikhale, optics le dielektroniki.
Setšoantšo sa 1 Setšoantšo sa sebopeho sa kristale ea monoclinic β-Ga2O3
Ho ya ka pono ya kgopolo ya sehlopha sa eneji, boleng bo bonyane ba sehlopha sa conduction sa β-Ga2O3 bo nkwa boemong ba eneji bo tsamaellanang le potoloho ya 4s0 ya athomo ya Ga. Phapang ya eneji pakeng tsa boleng bo bonyane ba sehlopha sa conduction le boemo ba eneji ya vacuum (eneji ya electron affinity) e lekanngwa. ke 4 eV. Boima ba elektrone bo sebetsang ba β-Ga2O3 bo lekanngwa e le 0.28–0.33 me le conductivity ya yona e ntle ya elektroniki. Leha ho le jwalo, boholo ba sehlopha sa valence bo bontsha kou e sa tebang ya Ek e nang le kobeho e tlase haholo le di-orbital tsa O2p tse fumanehang ka matla, e leng se bontshang hore masoba a fumaneha ka botebo. Dibopeho tsena di baka phephetso e kgolo ho fihlella doping ya mofuta wa p ho β-Ga2O3. Esita le haeba doping ya mofuta wa P e ka fihlellwa, lesoba μ le dula le le boemong bo tlase haholo. 2. Kgolo ya kristale e le nngwe ya gallium oxide e kgolo Ho fihlela jwale, mokgwa wa kgolo wa substrate ya kristale e le nngwe ya β-Ga2O3 ke mokgwa wa ho hula ka kristale haholoholo, jwalo ka Czochralski (CZ), mokgwa wa ho fepa ka filimi e tshesane e hlalositsweng ka bohale (Edge -Defined film-fed, EFG), Bridgman (Bridgman, HB kapa VB) le theknoloji ya sebaka se phaphametseng (sebaka se phaphametseng, FZ). Har'a mekgwa yohle, mekgwa ya ho fepa ka filimi e tshesane e hlalositsweng ka bohale e lebelletswe ho ba mekgwa e tshepisang haholo bakeng sa tlhahiso e kgolo ya di-wafer tsa β-Ga 2O3 nakong e tlang, kaha di ka fihlella ka nako e le nngwe bongata bo boholo le botenya bo fokolang ba sekoli. Ho fihlela jwale, Theknoloji ya Crystal e Ntjha ya Japane e fumane matrix ya kgwebo bakeng sa kgolo e qhibilihisitsweng ya β-Ga2O3.
1.1 Mokhoa oa Czochralski
Molao-motheo oa mokhoa oa Czochralski ke hore lera la peo le koaheloe pele, ebe kristale e le 'ngoe e ntšoa butle-butle ho tsoa ho qhibilihang. Mokhoa oa Czochralski o ntse o le bohlokoa haholo bakeng sa β-Ga2O3 ka lebaka la ho sebetsa hantle ha eona ka litšenyehelo, bokhoni ba boholo bo boholo, le kholo ea substrate ea boleng bo holimo ba kristale. Leha ho le joalo, ka lebaka la khatello ea mocheso nakong ea kholo ea mocheso o phahameng oa Ga2O3, ho fetoha mouoane ha likristale tse le 'ngoe, thepa ea ho qhibiliha, le tšenyo ea sebolaea-mollo sa Ir ho tla etsahala. Sena ke phello ea bothata ba ho fihlela doping e tlase ea mofuta oa n ho Ga2O3. Ho kenya oksijene e lekaneng sepakapakeng sa kholo ke tsela e 'ngoe ea ho rarolla bothata bona. Ka ho ntlafatsa, β-Ga2O3 ea boleng bo holimo ea lisenthimithara tse 2 e nang le sebaka sa mahloriso a lielektrone a mahala a 10^16~10^19 cm-3 le boholo ba lielektrone bo boholo ba 160 cm2/Vs li holisitsoe ka katleho ke mokhoa oa Czochralski.
Setšoantšo sa 2 Kristale e le 'ngoe ea β-Ga2O3 e holisitsoeng ka mokhoa oa Czochralski
1.2 Mokhoa oa ho fepa filimi o hlalositsoeng ka bohale
Mokhoa oa ho fepa filimi e tšesaane o hlalosoang ka bohale o nkoa e le oona o ka sehloohong bakeng sa tlhahiso ea khoebo ea thepa ea kristale e le 'ngoe ea Ga2O3 ea sebaka se seholo. Molao-motheo oa mokhoa ona ke ho beha ho qhibiliha ka har'a hlobo ka lesoba la capillary, 'me ho qhibiliha ho nyolohela hlobo ka ketso ea capillary. Holimo, filimi e tšesaane e thehoa 'me e hasana ka mahlakoreng' ohle ha e ntse e susumetsoa ho kristale ke kristale ea peo. Ho feta moo, mathōko a karolo e ka holimo ea hlobo a ka laoloa ho hlahisa likristale ka li-flakes, li-tube, kapa geometry efe kapa efe e lakatsehang. Mokhoa oa ho fepa filimi e tšesaane o hlalositsoeng ka bohale oa Ga2O3 o fana ka sekhahla sa kholo e potlakileng le bophara bo boholo. Setšoantšo sa 3 se bontša setšoantšo sa kristale e le 'ngoe ea β-Ga2O3. Ho phaella moo, mabapi le boholo, li-substrate tsa β-Ga2O3 tsa lisenthimithara tse 2 le tse 4 tse nang le ponaletso e ntle le ho tšoana li rekisitsoe, ha substrate ea lisenthimithara tse 6 e bontšoa lipatlisisong tsa khoebo ea nakong e tlang. Haufinyane tjena, thepa e kholo e chitja ea kristale e le 'ngoe le eona e se e fumaneha ka tataiso ea (−201). Ho phaella moo, mokhoa oa ho fepa filimi o hlalositsoeng ka bohale ba β-Ga2O3 o boetse o khothalletsa ho sebelisa metsoako ea tšepe ea phetoho, e leng se etsang hore lipatlisiso le ho lokisoa ha Ga2O3 li khonehe.
Setšoantšo sa 3 β-Ga2O3 kristale e le 'ngoe e holisitsoeng ka mokhoa oa ho fepa filimi o hlalositsoeng ka bohale
1.3 Mokhoa oa Bridgeman
Mokhoeng oa Bridgeman, likristale li thehoa ka har'a sebopi se tsamaisoang butle-butle ka har'a gradient ea mocheso. Ts'ebetso ena e ka etsoa ka tsela e otlolohileng kapa e otlolohileng, hangata ho sebelisoa sebopi se potolohang. Hoa hlokomeleha hore mokhoa ona o ka sebelisa peo ea kristale kapa oa se sebelise. Basebetsi ba setso ba Bridgman ha ba na pono e tobileng ea lits'ebetso tsa ho qhibiliha le kholo ea kristale 'me ba tlameha ho laola mocheso ka ho nepahala ho hoholo. Mokhoa oa Bridgman o otlolohileng o sebelisoa haholo bakeng sa kholo ea β-Ga2O3 'me o tsebahala ka bokhoni ba oona ba ho hola tikolohong ea moea. Nakong ea ts'ebetso ea kholo ea mokhoa oa Bridgman o otlolohileng, tahlehelo eohle ea boima ba ho qhibiliha le sebopi e bolokoa ka tlase ho 1%, e nolofalletsang kholo ea likristale tse kholo tsa β-Ga2O3 tse le 'ngoe tse nang le tahlehelo e nyane.
Setšoantšo sa 4 Kristale e le 'ngoe ea β-Ga2O3 e holisitsoeng ke mokhoa oa Bridgeman
1.4 Mokhoa oa sebaka se phaphametseng
Mokhoa oa sebaka se phaphametseng o rarolla bothata ba tšilafalo ea kristale ke thepa e ka sebelisoang ho chesoa 'me o fokotsa litšenyehelo tse phahameng tse amanang le li-infrared crucible tse hanelang mocheso o phahameng. Nakong ena ea ts'ebetso ea kholo, ho qhibiliha ho ka futhumatsoa ke lebone ho fapana le mohloli oa RF, ka hona ho nolofatsa litlhoko tsa lisebelisoa tsa kholo. Leha sebopeho le boleng ba kristale ba β-Ga2O3 bo holisitsoeng ke mokhoa oa sebaka se phaphametseng li e-so be ntle ka ho fetisisa, mokhoa ona o bula mokhoa o tšepisang oa ho holisa β-Ga2O3 e hloekileng haholo hore e be likristale tse le 'ngoe tse theko e tlaase.
Setšoantšo sa 5 β-Ga2O3 kristale e le 'ngoe e holisitsoeng ka mokhoa oa sebaka se phaphametseng.
Nako ea poso: Mots'eanong-30-2024