ئوكسىدلانغان تىك دان ۋە ئېپىتاكسىيال ئۆستۈرۈش تېخنىكىسى - 2

2. ئېپىتاكسىيال نېپىز پەردە ئۆسۈشى

ئاساسىي قەۋەت Ga2O3 ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرى ئۈچۈن فىزىكىلىق تىرەك قەۋىتى ياكى ئۆتكۈزگۈچ قەۋەت بىلەن تەمىنلەيدۇ. كېيىنكى مۇھىم قەۋەت توك بېسىمىغا قارشىلىق كۆرسىتىش ۋە توشۇغۇچى توشۇش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدىغان قانال قەۋىتى ياكى ئېپىتاكسىيال قەۋەت. پارچىلىنىش توك بېسىمىنى ئاشۇرۇش ۋە ئۆتكۈزۈش قارشىلىقىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن، كونترول قىلغىلى بولىدىغان قېلىنلىق ۋە قوشۇلما قويۇقلۇق، شۇنداقلا ئەڭ ياخشى ماتېرىيال سۈپىتى بىر قىسىم ئالدىنقى شەرتلەر. يۇقىرى سۈپەتلىك Ga2O3 ئېپىتاكسىيال قەۋەتلىرى ئادەتتە مولېكۇلا نۇرى ئېپىتاكسىيىسى (MBE)، مېتال ئورگانىك خىمىيىلىك پارغا چۆكۈش (MOCVD)، گالىد پارغا چۆكۈش (HVPE)، ئىمپۇلسلىق لازېر چۆكۈش (PLD) ۋە تۇمان CVD ئاساسلىق چۆكۈش تېخنىكىسى ئارقىلىق چۆكتۈرۈلىدۇ.

2-جەدۋەل. بەزى ۋەكىللىك ئېپىتاكسىيال تېخنىكىلار

2.1 MBE ئۇسۇلى

MBE تېخنىكىسى ئۆزىنىڭ ئىنتايىن يۇقىرى ۋاكۇئۇم مۇھىتى ۋە يۇقىرى ماتېرىيال ساپلىقى سەۋەبىدىن كونترول قىلغىلى بولىدىغان n تىپلىق قوشۇلما بىلەن يۇقىرى سۈپەتلىك، نۇقسانسىز β-Ga2O3 پىلاستىنكىلىرىنى يېتىشتۈرۈش ئىقتىدارى بىلەن داڭلىق. نەتىجىدە، ئۇ ئەڭ كەڭ كۆلەمدە تەتقىق قىلىنغان ۋە سودا خاراكتېرلىك β-Ga2O3 نېپىز پىلاستىنكا قويۇش تېخنىكىسىنىڭ بىرىگە ئايلاندى. بۇنىڭدىن باشقا، MBE ئۇسۇلى يەنە يۇقىرى سۈپەتلىك، تۆۋەن قوشۇلما قوشۇلغان ھېتېروقۇرۇلمىلىق β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 نېپىز پىلاستىنكا قەۋىتىنى مۇۋەپپەقىيەتلىك تەييارلىدى. MBE يۇقىرى ئېنېرگىيەلىك ئېلېكترون دىفراكسىيەسى (RHEED) ئارقىلىق ئاتوم قەۋىتى ئېنىقلىقى بىلەن يۈزەكى قۇرۇلما ۋە مورفولوگىيەنى ھەقىقىي ۋاقىتتا كۆزىتەلەيدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، MBE تېخنىكىسى ئارقىلىق يېتىشتۈرۈلگەن β-Ga2O3 پىلاستىنكىلىرى يەنىلا تۆۋەن ئۆسۈش سۈرئىتى ۋە كىچىك پىلاستىنكا چوڭلۇقى قاتارلىق نۇرغۇن قىيىنچىلىقلارغا دۇچ كېلىۋاتىدۇ. تەتقىقاتتا ئۆسۈش سۈرئىتىنىڭ (010)>(001)>(−201)>(100) تەرتىپىدە ئىكەنلىكى بايقالغان. 650 دىن 750 سېلسىيە گرادۇسقىچە بولغان ئازراق Ga مول بولغان شارائىتتا، β-Ga2O3 (010) سىلىق يۈزە ۋە يۇقىرى ئۆسۈش سۈرئىتى بىلەن ئەڭ ياخشى ئۆسۈشنى نامايان قىلىدۇ. بۇ ئۇسۇل ئارقىلىق، β-Ga2O3 ئېپىتاكسىيەسى 0.1 nm RMS نىڭ قېلىنلىقى بىلەن مۇۋەپپەقىيەتلىك قولغا كەلتۈرۈلدى. β-Ga2O3 Ga مول بولغان مۇھىتتا، ھەر خىل تېمپېراتۇرىدا ئۆستۈرۈلگەن MBE پەردىلىرى رەسىمدە كۆرسىتىلگەن. Novel Crystal Technology شىركىتى 10 × 15mm2 β-Ga2O3MBE ۋافلىلىرىنى مۇۋەپپەقىيەتلىك ھالدا ئېپىتاكسىيەلىك ھالدا ئىشلەپچىقاردى. ئۇلار 500 μm قېلىنلىقتىكى ۋە 150 ياي سېكۇنتىدىن تۆۋەن XRD FWHM لىق يۇقىرى سۈپەتلىك (010) يۆنىلىشلىك β-Ga2O3 يەككە كىرىستاللىق ئاساسىي تاختىلارنى تەمىنلەيدۇ. ئاساسىي تاختىغا Sn قوشۇلغان ياكى Fe قوشۇلغان. Sn قوشۇلغان ئۆتكۈزگۈچ ئاساسنىڭ قوشۇلغانلىق قويۇقلۇقى 1E18 دىن 9E18cm−3 گىچە، تۆمۈر قوشۇلغان يېرىم ئىزولياتور ئاساسنىڭ قارشىلىق كۈچى 10E10 Ω cm دىن يۇقىرى.

2.2 MOCVD ئۇسۇلى

MOCVD نېپىز پەردىلەرنى يېتىشتۈرۈش ئۈچۈن مېتال ئورگانىك بىرىكمىلىرىنى ئالدىنقى ماتېرىيال سۈپىتىدە ئىشلىتىپ، كەڭ كۆلەمدە سودا ئىشلەپچىقىرىشىغا ئېرىشىدۇ. MOCVD ئۇسۇلى ئارقىلىق Ga2O3 يېتىشتۈرۈشتە، ئادەتتە Ga مەنبەسى سۈپىتىدە تىرىمېتىلگاللىي (TMGa)، تىرىئېتىلگاللىي (TEGa) ۋە Ga (دىپېنتىل گلىكول فورمات) ئىشلىتىلىدۇ، ئوكسىگېن مەنبەسى سۈپىتىدە H2O، O2 ياكى N2O ئىشلىتىلىدۇ. بۇ ئۇسۇل ئارقىلىق يېتىشتۈرۈش ئادەتتە يۇقىرى تېمپېراتۇرا (>800°C) تەلەپ قىلىدۇ. بۇ تېخنىكا تۆۋەن توشۇغۇچى قويۇقلۇقى ۋە يۇقىرى ۋە تۆۋەن تېمپېراتۇرىلىق ئېلېكترون ھەرىكەتچانلىقىغا ئېرىشىش ئىقتىدارىغا ئىگە، شۇڭا ئۇ يۇقىرى ئىقتىدارلىق β-Ga2O3 ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىنى ئىشلەپچىقىرىشتا مۇھىم ئەھمىيەتكە ئىگە. MBE يېتىشتۈرۈش ئۇسۇلى بىلەن سېلىشتۇرغاندا، MOCVD يۇقىرى تېمپېراتۇرىلىق ئۆسۈش ۋە خىمىيىلىك رېئاكسىيەلەرنىڭ ئالاھىدىلىكى سەۋەبىدىن β-Ga2O3 پەردىلىرىنىڭ ئىنتايىن يۇقىرى ئۆسۈش سۈرئىتىگە ئېرىشىش ئەۋزەللىكىگە ئىگە.

رەسىم 7 β-Ga2O3 (010) AFM سۈرىتى

8-رەسىم β-Ga2O3 μ بىلەن يوپۇرماق قارشىلىقى ئوتتۇرىسىدىكى مۇناسىۋەت خال ۋە تېمپېراتۇرا ئارقىلىق ئۆلچەنگەن.

2.3 HVPE ئۇسۇلى

HVPE پىشىپ يېتىلگەن ئېپىتاكسىيال تېخنىكا بولۇپ، III-V بىرىكمە يېرىم ئۆتكۈزگۈچلەرنىڭ ئېپىتاكسىيال ئۆسۈشىدە كەڭ قوللىنىلىپ كەلگەن. HVPE ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخىنىڭ تۆۋەنلىكى، تېز ئۆسۈش سۈرئىتى ۋە يۇقىرى پەردە قېلىنلىقى بىلەن داڭلىق. شۇنى ئەسكەرتىش كېرەككى، HVPEβ-Ga2O3 ئادەتتە سىرتقى يۈزىنىڭ قوپال شەكلى ۋە سىرتقى يۈزىدىكى كەمتۈكلۈك ۋە چوققا زىچلىقىنىڭ يۇقىرىلىقىنى كۆرسىتىدۇ. شۇڭا، ئۈسكۈنىنى ئىشلەپچىقىرىشتىن بۇرۇن خىمىيىلىك ۋە مېخانىكىلىق سىلىقلاش جەريانلىرى تەلەپ قىلىنىدۇ. β-Ga2O3 ئېپىتاكسىيىسى ئۈچۈن HVPE تېخنىكىسى ئادەتتە گاز شەكىللىك GaCl ۋە O2 نى ئالدىنقى ماددا قىلىپ ئىشلىتىپ، (001) β-Ga2O3 ماترىتسىنىڭ يۇقىرى تېمپېراتۇرالىق رېئاكسىيەسىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ. 9-رەسىمدە ئېپىتاكسىيال پەردىنىڭ سىرتقى يۈزىنىڭ ئەھۋالى ۋە ئۆسۈش سۈرئىتى تېمپېراتۇرىغا ئاساسەن كۆرسىتىلگەن. يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، ياپونىيەنىڭ Novel Crystal Technology شىركىتى HVPE گوموئېپىتاكسىيال β-Ga2O3 دا مۇھىم سودا مۇۋەپپەقىيەتلىرىگە ئېرىشتى، ئېپىتاكسىيال قەۋەتنىڭ قېلىنلىقى 5 دىن 10 μm غىچە، ۋافتا چوڭلۇقى 2 ۋە 4 دىيۇم. بۇنىڭدىن باشقا، جۇڭگو ئېلېكترون تېخنىكا گۇرۇھى شىركىتى ئىشلەپچىقارغان 20 μm قېلىنلىقتىكى HVPE β-Ga2O3 گوموئېپىتاكسىيال ۋافېرلىرىمۇ سودا باسقۇچىغا كىردى.

9-رەسىم HVPE ئۇسۇلى β-Ga2O3

2.4 PLD ئۇسۇلى

PLD تېخنىكىسى ئاساسلىقى مۇرەككەپ ئوكسىد پەردىلىرى ۋە گېتېروقۇرۇلمىلارنى قويۇشقا ئىشلىتىلىدۇ. PLD ئۆسۈش جەريانىدا، فوتون ئېنېرگىيەسى ئېلېكترون تارقىتىش جەريانى ئارقىلىق نىشان ماتېرىيالغا باغلىنىدۇ. MBE دىن پەرقلىق ھالدا، PLD مەنبە زەررىچىلىرى ئىنتايىن يۇقىرى ئېنېرگىيە (>100 eV) بىلەن لازېر نۇرلىنىشى ئارقىلىق شەكىللىنىدۇ ۋە كېيىن قىزىتىلغان ئاساسقا قويۇلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ئابلاتسىيە جەريانىدا، بەزى يۇقىرى ئېنېرگىيە زەررىچىلىرى بىۋاسىتە ماتېرىيال يۈزىگە تەسىر كۆرسىتىپ، نۇقتا كەمتۈكلۈكلىرىنى پەيدا قىلىدۇ ۋە شۇنىڭ بىلەن پەردىنىڭ سۈپىتىنى تۆۋەنلىتىدۇ. MBE ئۇسۇلىغا ئوخشاش، RHEED نى PLD β-Ga2O3 قويۇش جەريانىدا ماتېرىيالنىڭ يۈزەكى قۇرۇلمىسى ۋە مورفولوگىيەسىنى ھەقىقىي ۋاقىتتا كۆزىتىشكە ئىشلىتىشكە بولىدۇ، بۇ تەتقىقاتچىلارنىڭ ئۆسۈش ئۇچۇرلىرىنى توغرا ئېلىشىغا يول قويىدۇ. PLD ئۇسۇلىنىڭ يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچلۈك β-Ga2O3 پەردىلىرىنى ئۆستۈرۈشى مۆلچەرلەنمەكتە، بۇ ئۇنى Ga2O3 ئېلېكتر ئۈسكۈنىلىرىدە ئەلالاشتۇرۇلغان ئوم ئالاقىلىشىش چارىسىگە ئايلاندۇرىدۇ.

10-رەسىم، Si قوشۇلغان Ga2O3 نىڭ AFM سۈرىتى

2.5 MIST-CVD ئۇسۇلى

MIST-CVD نىسبەتەن ئاددىي ۋە ئەرزان نېپىز پەردە ئۆستۈرۈش تېخنىكىسى. بۇ CVD ئۇسۇلى نېپىز پەردە چۆكمىسىنى ھاسىل قىلىش ئۈچۈن ئاتوملاشتۇرۇلغان ئالدىنقى ماددىلارنى ئاساسىي قاتلامغا چېچىش رېئاكسىيەسىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، ھازىرغىچە، تۇمان CVD ئارقىلىق ئۆستۈرۈلگەن Ga2O3 نىڭ ئېلېكتر خۇسۇسىيىتى ياخشى ئەمەس، بۇ كەلگۈسىدە ياخشىلاش ۋە ئەلالاشتۇرۇش ئۈچۈن نۇرغۇن بوشلۇق قالدۇرىدۇ.