2. Tumuwuhna pilem ipis epitaksial
Substrat ieu nyadiakeun lapisan pangrojong fisik atanapi lapisan konduktif pikeun alat listrik Ga2O3. Lapisan penting salajengna nyaéta lapisan saluran atanapi lapisan epitaksial anu dianggo pikeun résistansi tegangan sareng transportasi pamawa. Pikeun ningkatkeun tegangan breakdown sareng ngaminimalkeun résistansi konduksi, ketebalan anu tiasa dikontrol sareng konsentrasi doping, ogé kualitas bahan anu optimal, mangrupikeun sababaraha prasarat. Lapisan epitaksial Ga2O3 kualitas luhur biasana diendapkeun nganggo epitaksi sinar molekuler (MBE), déposisi uap kimia organik logam (MOCVD), déposisi uap halida (HVPE), déposisi laser pulsed (PLD), sareng téknik déposisi dumasar CVD kabut.
Tabel 2 Sababaraha téknologi epitaksial anu representatif
2.1 Métode MBE
Téhnologi MBE kasohor ku kamampuanna pikeun melak pilem β-Ga2O3 anu kualitasna luhur, bébas cacad, kalayan doping tipe-n anu tiasa dikontrol kusabab lingkungan vakum anu ultra-luhur sareng kamurnian bahan anu luhur. Hasilna, éta janten salah sahiji téknologi déposisi pilem ipis β-Ga2O3 anu paling seueur ditalungtik sareng berpotensi dikomersialkeun. Salian ti éta, metode MBE ogé suksés nyiapkeun lapisan pilem ipis β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 heterostruktur kualitas luhur, anu didoping rendah. MBE tiasa ngawas struktur permukaan sareng morfologi sacara real time kalayan presisi lapisan atom ku ngagunakeun difraksi éléktron énergi tinggi pantulan (RHEED). Nanging, pilem β-Ga2O3 anu dipelak nganggo téknologi MBE masih nyanghareupan seueur tantangan, sapertos laju pertumbuhan anu handap sareng ukuran pilem anu alit. Panilitian ieu mendakan yén laju pertumbuhan aya dina urutan (010)>(001)>(−201)>(100). Dina kaayaan anu rada beunghar Ga nyaéta 650 dugi ka 750°C, β-Ga2O3 (010) nunjukkeun kamekaran anu optimal kalayan permukaan anu lemes sareng laju kamekaran anu luhur. Ngagunakeun metode ieu, epitaksi β-Ga2O3 hasil kahontal kalayan karasana RMS 0,1 nm. β-Ga2O3 Dina lingkungan anu beunghar Ga, pilem MBE anu dipelak dina suhu anu béda-béda dipidangkeun dina gambar. Novel Crystal Technology Inc. parantos suksés ngahasilkeun wafer 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE sacara epitaksial. Éta nyayogikeun substrat kristal tunggal β-Ga2O3 anu berorientasi (010) kualitas luhur kalayan ketebalan 500 μm sareng XRD FWHM di handap 150 detik busur. Substratna didoping Sn atanapi didoping Fe. Substrat konduktif anu didoping Sn ngagaduhan konsentrasi doping 1E18 dugi ka 9E18cm−3, sedengkeun substrat semi-insulasi anu didoping beusi ngagaduhan résistansi anu langkung luhur tibatan 10E10 Ω cm.
2.2 Métode MOCVD
MOCVD ngagunakeun sanyawa organik logam salaku bahan prékursor pikeun numuwuhkeun pilem ipis, sahingga ngahontal produksi komérsial skala ageung. Nalika numuwuhkeun Ga2O3 ngagunakeun metode MOCVD, trimetilgalium (TMGa), trietilgalium (TEGa) sareng Ga (dipentil glikol format) biasana dianggo salaku sumber Ga, sedengkeun H2O, O2 atanapi N2O dianggo salaku sumber oksigén. Tumuwuhna ngagunakeun metode ieu umumna meryogikeun suhu anu luhur (>800°C). Téhnologi ieu ngagaduhan poténsi pikeun ngahontal konsentrasi pamawa anu handap sareng mobilitas éléktron suhu luhur sareng handap, janten penting pisan pikeun ngawujudkeun alat listrik β-Ga2O3 kinerja tinggi. Dibandingkeun sareng metode pertumbuhan MBE, MOCVD ngagaduhan kaunggulan pikeun ngahontal laju pertumbuhan pilem β-Ga2O3 anu luhur pisan kusabab ciri pertumbuhan suhu luhur sareng réaksi kimia.
Gambar 7 β-Ga2O3 (010) gambar AFM
Gambar 8 β-Ga2O3 Hubungan antara μ sareng résistansi lambaran anu diukur ku Hall sareng suhu
2.3 Métode HVPE
HVPE nyaéta téknologi epitaksial anu geus dewasa sarta geus loba dipaké dina kamekaran epitaksial semikonduktor sanyawa III-V. HVPE dipikawanoh ku biaya produksi anu murah, laju kamekaran anu gancang, sarta ketebalan pilem anu luhur. Perlu dicatet yén HVPEβ-Ga2O3 biasana némbongkeun morfologi permukaan kasar sarta kapadetan cacad jeung liang permukaan anu luhur. Ku alatan éta, prosés polesan kimiawi jeung mékanis diperlukeun sateuacan nyieun alat ieu. Téhnologi HVPE pikeun epitaksi β-Ga2O3 biasana ngagunakeun gas GaCl jeung O2 salaku prékursor pikeun ngamajukeun réaksi suhu luhur tina matriks (001) β-Ga2O3. Gambar 9 némbongkeun kaayaan permukaan sarta laju kamekaran pilem epitaksial salaku fungsi suhu. Dina sababaraha taun ka tukang, Novel Crystal Technology Inc. Jepang geus ngahontal kasuksésan komérsial anu signifikan dina HVPE homoepitaksial β-Ga2O3, kalayan ketebalan lapisan epitaksial 5 nepi ka 10 μm sarta ukuran wafer 2 jeung 4 inci. Salian ti éta, wafer homoepitaxial HVPE β-Ga2O3 kandel 20 μm anu dihasilkeun ku China Electronics Technology Group Corporation ogé parantos lebet kana tahapan komersialisasi.
Gambar 9 Métode HVPE β-Ga2O3
2.4 Métode PLD
Téhnologi PLD utamina dianggo pikeun neundeun pilem oksida kompléks sareng heterostruktur. Salila prosés kamekaran PLD, énergi foton digandengkeun kana bahan target ngaliwatan prosés émisi éléktron. Sabalikna ti MBE, partikel sumber PLD kabentuk ku radiasi laser kalayan énergi anu luhur pisan (>100 eV) sareng salajengna disimpen dina substrat anu dipanaskeun. Nanging, salami prosés ablasi, sababaraha partikel énergi anu luhur bakal langsung mangaruhan permukaan bahan, nyiptakeun cacad titik sareng ku kituna ngirangan kualitas pilem. Sarupa sareng metode MBE, RHEED tiasa dianggo pikeun ngawas struktur permukaan sareng morfologi bahan sacara real time salami prosés déposisi PLD β-Ga2O3, anu ngamungkinkeun para panaliti pikeun kéngingkeun inpormasi kamekaran sacara akurat. Metode PLD diperkirakeun bakal numuwuhkeun pilem β-Ga2O3 anu konduktif pisan, jantenkeun solusi kontak ohmik anu dioptimalkeun dina alat listrik Ga2O3.
Gambar 10 Gambar AFM tina Ga2O3 anu didoping Si
2.5 Métode MIST-CVD
MIST-CVD nyaéta téknologi kamekaran pilem ipis anu kawilang saderhana sareng hemat biaya. Métode CVD ieu ngalibatkeun réaksi nyemprotkeun prékursor anu diatomisasi kana substrat pikeun ngahontal déposisi pilem ipis. Nanging, dugi ka ayeuna, Ga2O3 anu dipelak nganggo CVD mist masih kakurangan sipat listrik anu saé, anu nyésakeun seueur rohangan pikeun perbaikan sareng optimasi di hareup.
Waktos posting: 30 Méi-2024