Ìmọ̀ ẹ̀rọ ìdàgbàsókè onígbà díẹ̀ àti ìṣàn-Ⅱ

2. Ìdàgbàsókè fíìmù tín-ín-rín epitaxial

Sọ́bìtì náà ní ìpele àtìlẹ́yìn ti ara tàbí ìpele amúgbálẹ́gbẹ̀ẹ́ fún àwọn ẹ̀rọ agbára Ga2O3. Ìpele pàtàkì tó tẹ̀lé ni ìpele ikanni tàbí ìpele epitaxial tí a lò fún resistance folti àti gbigbe ọkọ̀. Láti mú kí folti ìfọ́lẹ̀ pọ̀ sí i àti láti dín resistance conduction kù, sisanra tí a lè ṣàkóso àti ìfojúsùn doping, àti dídára ohun èlò tí ó dára jùlọ, jẹ́ àwọn ohun pàtàkì kan. Àwọn ìpele epitaxial Ga2O3 tí ó dára jùlọ ni a sábà máa ń fi sínú rẹ̀ nípa lílo molecular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), halide vapor deposition (HVPE), pulsed laser deposition (PLD), àti fog CVD deposition techniques.

Tábìlì 2 Àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ epitaxial tó dúró fún àwọn ènìyàn

2.1 Ọ̀nà MBE

Ìmọ̀ ẹ̀rọ MBE lókìkí fún agbára rẹ̀ láti gbin àwọn fíìmù β-Ga2O3 tó ní àbùkù tó ga, tó sì ní àbùkù pẹ̀lú oògùn n-type doping tó ṣeé ṣàkóso nítorí àyíká rẹ̀ tó ga gan-an àti mímọ́ ohun èlò tó ga. Nítorí náà, ó ti di ọ̀kan lára ​​àwọn ìmọ̀ ẹ̀rọ β-Ga2O3 tó tinrin tó jé β-Ga2O3 tó sì ṣeé tà jùlọ. Ní àfikún, ọ̀nà MBE náà tún ṣe àṣeyọrí láti pèsè ìwọ̀n fíìmù téèrósítíkì β-(AlXGa1-X)2O3/Ga2O3 tó ní àwọ̀ tó ga, tó sì ní àwọ̀ tó kéré. MBE lè ṣe àyẹ̀wò ìṣètò ojú ilẹ̀ àti ìrísí rẹ̀ ní àkókò gidi pẹ̀lú ìlànà atomiki nípa lílo ìyípadà electron tó ní agbára gíga (RHEED). Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn fíìmù β-Ga2O3 tí a gbìn nípa lílo ìmọ̀ ẹ̀rọ MBE ṣì ń dojúkọ ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìpèníjà, bíi ìwọ̀n ìdàgbàsókè tó kéré àti ìwọ̀n fíìmù kékeré. Ìwádìí náà rí i pé ìwọ̀n ìdàgbàsókè náà wà ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ (010)>(001)>(−201)>(100). Lábẹ́ àwọn ipò Ga díẹ̀ tí ó ní ọrọ̀ díẹ̀ tí ó wà láàárín 650 sí 750°C, β-Ga2O3 (010) ń fi ìdàgbàsókè tí ó dára jùlọ hàn pẹ̀lú ojú tí ó mọ́lẹ̀ àti ìwọ̀n ìdàgbàsókè gíga. Nípa lílo ọ̀nà yìí, a ṣe àṣeyọrí β-Ga2O3 epitaxy pẹ̀lú ìfọ́ RMS ti 0.1 nm. β-Ga2O3 Nínú àyíká Ga tí ó ní ọrọ̀, àwọn fíìmù MBE tí a gbìn ní àwọn iwọ̀n otútù ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ ni a fi hàn nínú àwòrán náà. Novel Crystal Technology Inc. ti ṣe àwọn wafers β-Ga2O3MBE 10 × 15mm2 tí ó ní ìpele epitaxial. Wọ́n ń pèsè àwọn sobsitireti kirisita kan tí ó ní ìpele gíga (010) tí ó ní ìwọ̀n tí ó tó 500 μm àti XRD FWHM tí ó wà ní ìsàlẹ̀ 150 arc seconds. A fi Sn doped tàbí Fe doped. Sẹ́ẹ̀tì oníṣẹ́-agbára Sn-doped ní ìwọ̀n doping tó wà láàrín 1E18 sí 9E18cm−3, nígbàtí ṣẹ́ẹ̀tì oníṣẹ́-agbára oníṣẹ́-agbára tí a fi irin ṣe ní ìdènà tí ó ga ju 10E10 Ω cm lọ.

2.2 Ọ̀nà MOCVD

MOCVD nlo awọn agbo-ara onirin bi awọn ohun elo iṣaaju lati dagba awọn fiimu tinrin, nitorinaa ṣaṣeyọri iṣelọpọ iṣowo nla. Nigbati o ba n gbin Ga2O3 nipa lilo ọna MOCVD, trimethylgallium (TMGa), triethylgallium (TEGa) ati Ga (dipentyl glycol formate) ni a maa n lo gẹgẹbi orisun Ga, lakoko ti a lo H2O, O2 tabi N2O gẹgẹbi orisun atẹgun. Idagbasoke nipa lilo ọna yii nigbagbogbo nilo awọn iwọn otutu giga (>800°C). Imọ-ẹrọ yii ni agbara lati ṣaṣeyọri ifọkansi gbigbe kekere ati gbigbe itanna otutu giga ati kekere, nitorinaa o ṣe pataki nla si imuse awọn ẹrọ agbara β-Ga2O3 ti o ni agbara giga. Ni akawe pẹlu ọna idagbasoke MBE, MOCVD ni anfani lati ṣaṣeyọri awọn oṣuwọn idagbasoke giga pupọ ti awọn fiimu β-Ga2O3 nitori awọn abuda ti idagbasoke iwọn otutu giga ati awọn iṣe kemikali.

Ṣe nọmba 7 β-Ga2O3 (010) aworan AFM

Àwòrán 8 β-Ga2O3 Àjọṣepọ̀ láàárín μ àti ìdènà ìwé tí a wọ̀n nípasẹ̀ Hall àti ìwọ̀n otútù

2.3 Ọ̀nà HVPE

HVPE jẹ́ ìmọ̀ ẹ̀rọ epitaxial tó ti dàgbà, wọ́n sì ti lò ó dáadáa nínú ìdàgbàsókè epitaxial ti àwọn semiconductors compound III-V. HVPE jẹ́ mímọ̀ fún iye owó ìṣẹ̀dá rẹ̀ tó kéré, ìwọ̀n ìdàgbàsókè kíákíá, àti sisanra fíìmù tó ga. Ó yẹ kí a kíyèsí pé HVPEβ-Ga2O3 sábà máa ń fi ìrísí ojú ilẹ̀ tó le koko hàn àti ìwọ̀n gíga ti àwọn àbùkù ojú ilẹ̀ àti àwọn ihò. Nítorí náà, a nílò àwọn ìlànà ìyọ́mọ́ kẹ́míkà àti ẹ̀rọ kí a tó ṣe ẹ̀rọ náà. Ìmọ̀ ẹ̀rọ HVPE fún epitaxy β-Ga2O3 sábà máa ń lo GaCl àti O2 gaseous gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun tó ń ṣáájú láti gbé ìhùwàsí iwọ̀n otútù gíga ti matrix β-Ga2O3 (001) lárugẹ. Àwòrán 9 fi ipò ojú ilẹ̀ àti ìwọ̀n ìdàgbàsókè fíìmù epitaxial hàn gẹ́gẹ́ bí iṣẹ́ iwọ̀n otútù. Ní àwọn ọdún àìpẹ́ yìí, Novel Crystal Technology Inc. ti Japan ti ṣe àṣeyọrí ìṣòwò tó ṣe pàtàkì nínú HVPE homoepitaxial β-Ga2O3, pẹ̀lú àwọn ìwúwo ìpele epitaxial ti 5 sí 10 μm àti àwọn ìwọ̀n wafer ti 2 àti 4 inches. Ni afikun, awọn wafers homoepitaxial HVPE β-Ga2O3 ti o nipọn 20 μm ti China Electronics Technology Group Corporation ṣe tun ti wọ ipele titaja.

Àwòrán 9 Ọ̀nà HVPE β-Ga2O3

Ọ̀nà PLD 2.4

Ìmọ̀ ẹ̀rọ PLD ni a sábà máa ń lò láti fi àwọn fíìmù oxide àti heterostructures sí i. Nígbà ìdàgbàsókè PLD, agbára photon ni a so mọ́ ohun tí a fẹ́ ṣe nípasẹ̀ ìlànà ìtújáde elekitironi. Ní ìyàtọ̀ sí MBE, àwọn pàtákì orísun PLD ni a ń ṣẹ̀dá nípasẹ̀ ìtànṣán lésà pẹ̀lú agbára gíga púpọ̀ (>100 eV) tí a sì ń gbé sórí ohun èlò tí a gbóná. Síbẹ̀síbẹ̀, nígbà ìtújáde ablation, àwọn pàtákì agbára gíga kan yóò ní ipa tààrà lórí ojú ohun èlò náà, wọn yóò sì dá àwọn àbùkù ojú, èyí yóò sì dín dídára fíìmù náà kù. Gẹ́gẹ́ bí ọ̀nà MBE, a lè lo RHEED láti ṣe àkíyèsí ìṣètò ojú ilẹ̀ àti ìrísí ohun èlò náà ní àkókò gidi nígbà ìlànà ìtújáde PLD β-Ga2O3, èyí tí yóò jẹ́ kí àwọn olùwádìí gba ìwífún nípa ìdàgbàsókè dáadáa. A retí pé ọ̀nà PLD yóò mú kí àwọn fíìmù β-Ga2O3 tí ó ń darí púpọ̀ dàgbà, èyí tí yóò sì jẹ́ ojútùú ìfọwọ́sowọ́pọ̀ ohmic tí a ṣe àtúnṣe nínú àwọn ẹ̀rọ agbára Ga2O3.

Àwòrán 10 Àwòrán AFM ti Si doped Ga2O3

2.5 MIST-CVD ọ̀nà

MIST-CVD jẹ́ ìmọ̀-ẹ̀rọ ìdàgbàsókè fíìmù tín-tín tí ó rọrùn tí ó sì ń ná owó púpọ̀. Ọ̀nà CVD yìí ní í ṣe pẹ̀lú ìṣiṣẹ́ fífún ohun tí a ti ṣe àtúnṣe atomized sí orí ohun èlò kan láti mú kí fíìmù tín-tín náà gbóná. Síbẹ̀síbẹ̀, títí di ìsinsìnyí, Ga2O3 tí a gbìn nípa lílo mist CVD kò ní àwọn ohun èlò iná mànàmáná tó dára, èyí tí ó fi àyè púpọ̀ sílẹ̀ fún ìdàgbàsókè àti ìṣàtúnṣe ní ọjọ́ iwájú.