Asistida por plasma Molecular Beam epitaxia de N-polar InAlN de barrera de transistores de alta movilidad de electrones

El objetivo general de este procedimiento es observar el efecto de varios parámetros de crecimiento en la calidad estructural y eléctrica de los semiconductores de nitruro y su eventual impacto en el rendimiento de los dispositivos electrónicos. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en los campos de la ciencia de los materiales y la ingeniería eléctrica, como el impacto de los defectos de los materiales en la velocidad y la potencia de los transistores de banda prohibida ancha. La principal ventaja de esta técnica es que puede producir materiales semiconductores con interfaces muy abruptas y bajos niveles de impurezas, que son muy importantes para dispositivos de alto rendimiento como los transistores. La demostración visual de este método es fundamental, ya que distinguir entre una cobertura excesiva e insuficiente de galio con marihuana es cualitativa y difícil de describir. Primero, asegúrese de que los paneles criogénicos estén enfriados y que la cámara de crecimiento esté a presión base. Aumente las celdas de derrame a sus temperaturas de medición de flexión del haz a las velocidades adecuadas y espere una hora para que las celdas se estabilicen. Para cada celda, abra el obturador durante 30 segundos para recopilar una medición del medidor de iones de flexión del haz y, a continuación, cierre el obturador durante un minuto. Realice este proceso tres veces. Promedie las dos últimas mediciones de cada celda. Utilice las calibraciones anteriores para establecer las temperaturas de la celda y lograr las flexiones deseadas. Cierre la válvula de compuerta de aislamiento de bloqueo de carga y ventile la cámara de bloqueo de carga con gas nitrógeno. Cargue el sustrato de nitruro de galio polar y listo para la epitaxia en el soporte y coloque el casete de muestra en el bloqueo de carga. Cierre la cerradura de carga y apague el gas nitrógeno. Encienda la bomba de desbaste con bloqueo de carga. Abra la válvula de la bomba de desbaste y la válvula del colector. Una vez que la presión del colector caiga por debajo de 0,1 Torr, cierre las válvulas del colector y de la bomba de desbaste y apague la bomba. Abra la válvula de aislamiento de la bomba turbo de bloqueo de carga y bombee hacia abajo el bloqueo de carga durante 30 a 60 minutos. Abra el bloqueo de carga en la cámara de preparación y use el palo de bamboleo para transferir el sustrato en su soporte al carro. Con el carro, mueva el sustrato a la estación de desgasificación. Aumente la temperatura del calentador de la estación de desgasificación a 700 grados centígrados durante 10 minutos. Desgasifique el sustrato durante 30 minutos y luego comience a enfriar. Una vez que la temperatura esté por debajo de los 250 grados centígrados, transfiera el sustrato al carro. Baje el manipulador de sustrato a la posición de carga. Abra la válvula de compuerta y transfiera el sustrato en su soporte al manipulador. Levante el manipulador de sustrato a la posición de crecimiento y retire el carro. Cierre la válvula de compuerta y, a continuación, abra la válvula de la botella de nitrógeno, la válvula reguladora y la válvula de aguja de aislamiento. Utilice el controlador de flujo másico para llevar la cámara a la presión óptima para la ignición por plasma. Asegúrese de que el flujo de nitrógeno activo y los obturadores de la celda de difusión estén cerrados. Encienda la fuente de alimentación de plasma RF y el controlador de red de coincidencia automática. Aumente la potencia hasta que el plasma se encienda. Ajuste el flujo de energía y gas nitrógeno a las condiciones de proceso adecuadas para el sistema. Aumente el calentador de sustrato a 10 grados centígrados por encima de la temperatura de crecimiento deseada de nitruro de galio a una velocidad no superior a un grado centígrado por segundo. Encienda el sistema de lectura para monitorear la superficie de la oblea. Encienda la rotación del sustrato y prepare el software de adquisición de lectura. Ajuste el fundente de galio para asegurar la deposición de galio a la temperatura del sustrato. Abra el sustrato y las persianas de galio durante un minuto. La intensidad de la lectura debe disminuir inicialmente y luego estabilizarse a medida que se acumula el galio. Cierre el obturador de galio durante dos minutos, tiempo durante el cual la intensidad de lectura debe aumentar y la meseta a medida que el galio se desabsorbe. Repita el depósito y la absorción de galio dos veces más, y luego aumente el calentador de sustrato hasta la temperatura de crecimiento del nitruro de galio. Primero, abra el obturador de nitrógeno activo durante un minuto para iniciar el crecimiento del tampón por nitruración. Luego, abra el obturador de aluminio para que crezca una capa de nitruro de aluminio rico en nitrógeno de uno a tres nanómetros. Cierre los obturadores de nitruro de aluminio y nitrógeno activo, e inmediatamente abra el obturador de galio durante diez segundos, tiempo durante el cual la intensidad de lectura debería disminuir rápidamente. A continuación, abra el obturador de nitrógeno activo y cultive nitruro de galio durante cinco minutos. Cierre los obturadores de galio y nitrógeno activo durante un minuto y controle la intensidad de lectura durante la interrupción del crecimiento para evaluar el flujo de galio. Si la intensidad aumenta inmediatamente, el flujo de galio es demasiado bajo. Disminuya la temperatura del sustrato o aumente la temperatura de la celda de efusión de galio. Si la intensidad aumenta después de al menos treinta segundos o no se estabiliza durante la interrupción del crecimiento, aumente la temperatura del sustrato o disminuya la temperatura de la célula de derrame de galio. Si se ajustó el flujo de galio, crezca otra capa de nitruro de galio y realice otra interrupción del crecimiento de un minuto. Una vez que la intensidad de la lectura aumente entre 15 y 30 segundos desde la hora de inicio y se estabilice en un minuto, continúe con el procedimiento. Continúe cultivando nitruro de galio en incrementos de cinco minutos con interrupciones de un minuto hasta que alcance el espesor deseado. Espere un minuto después de que finalice el crecimiento del nitruro de galio para asegurarse de que todo el galio se haya evaporado y luego reduzca rápidamente el calentador de sustrato a la temperatura de crecimiento del nitruro de indio y aluminio. Deje que la temperatura se estabilice durante dos minutos. Abra las persianas de indio, aluminio y nitrógeno activo. La intensidad de la lectura debe disminuir y estabilizarse en tres minutos, y el patrón debe permanecer rayado. Una vez que la barrera haya crecido hasta el grosor deseado, cierre las persianas de indio, aluminio y nitrógeno activo. Para hacer crecer la capa intermedia de nitruro de galio, abra el obturador de galio durante cinco segundos y luego abra el obturador de nitrógeno activo. Una vez que la capa intermedia de nitruro de galio alcance el grosor deseado, cierre los obturadores activos de nitrógeno y galio. Comience a aumentar el calentador de sustrato a la temperatura de crecimiento del canal de nitruro de galio. Después de 30 segundos, cierre el obturador de galio. Espere treinta segundos o a que aumente la intensidad de lectura y, a continuación, abra el obturador. Continúe ciclando el obturador de galio hasta que el calentador de sustrato alcance la temperatura de crecimiento del nitruro de galio, luego abra el obturador de galio. Después de cinco segundos, abra las persianas activas de nitrógeno y aluminio, y crezca la capa intermedia de nitruro de aluminio. Una vez finalizado el tiempo de crecimiento de la capa intermedia de nitruro de aluminio, cierre el obturador de aluminio y haga crecer el canal de nitruro de galio. Cierre el galio, el nitrógeno activo y las persianas principales. Reduzca la temperatura del sustrato a 200 grados centígrados, apague el plasma de nitrógeno activo y cierre el flujo de gas nitrógeno. Reduzca las celdas a la temperatura de espera. Una vez que la temperatura del sustrato está por debajo de los 250 grados centígrados y la presión de la cámara cae por debajo de 8x10