Name: Beam Epitaxy המולקולרית בסיוע פלזמה של N-קוטבי InAlN-מחסום טרנזיסטורים-ניידות גבוהה-אלקטרון (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-24T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 31 s
Description: למד לגדל טרנזיסטורים HEMT ממחסום InAlN בקוטב N באמצעות אפיטקסיה מולקולרית בסיוע פלזמה. השיטה מייצרת שכבות חלקות עם ניידות אלקטרונים של עד 1,750 סמ"ר/וולט·שנייה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

המחברים מודים למר ניל גרין על הסיוע בהכנת הדגימה. עבודה זו נתמכה על ידי המשרד למחקר ימי במימון ד"ר פ. מאקי. MTH נתמך על ידי מלגת פוסט-דוקטורט של מועצת המחקר הלאומית.

1. Effusion Cell Ramp כיול שטף <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אשר נוזלי N 2 זורם אל לוחות-קריו וכי קאמרי הצמיחה הגיע בלחץ סטנדרטי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תעלו את התאים יפליטו למדידת שטף הקורה שלהם טמפרטורה (BFM) בשיעור רמפה של 1 ° C / sec עבור Ga ו בתאים, ו -10 ° C / min אל. חכו 1 hr עבור תאים לייצב תרמית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את התריס של כל תא 30-60 שניות, ולאחר מכן לסגור את התריס במשך 1-2 דקות. חזור שלוש פעמים עבור כל תא. מחק את מדידת מד יון שטף הקורה הראשונה ומחשב את הממוצע של שני השני. כוון את הטמפרטורה בתא כדי להשיג את השטף הרצוי על פי כיולי שטף / טמפרטורה קודמות. </li></ol> הכנת התשתית 2. וטעינה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ניקוי מצע באתרו Ex <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען עלית מוכן N-קוטבי גן מצעים ישירות, ללא כל ניקוי באתרו לשעבר. אם רקיק נחשף לאוויר במשך יותרמכמה שעות, לשטוף תחת אצטון (30 שניות), isopropanol (30 שניות) ו דה מיונן (DI) מים (60 שניות). שטיפה הוא העדיף טבילה במידת האפשר כפי שהוא נוטה להשאיר חלקיקים פחות על פני השטח רקיק. הערה:. לקבלת Ga-קוטבי גן מצעי משטח קפדני יותר מומלץ נקי 23 </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רקיק טען <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את שסתום שער בידוד נעילת עומס, ופורקים עם N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הרקיק על הבעל ולהחזיר את הקלטת למנעול העומס. הפעל את המשאבה roughing מנעול עומס ופתח את השסתום roughing המשאבה שסתום סעפת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר לחץ סעפת ירד מתחת 0.1 Torr, לסגור את שסתומי משאבת סעפת לעיבוד גסים. כבה את משאבת roughing ולפתוח את שסתום הבידוד טורבו משאבת עומס מנעול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר לנעול עומס לשאוב למטה במשך 30-60 דקות. באופן אידיאלי, להשתמש בלחץ מנעול עומס של 10 -6 -10 -7 Torr לפני ההעברה לתא הכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl">פתח את מנעול העומס לתוך התא הכנה, ולהעביר את הרקיק אל העגלה באמצעות מקל לנענע. לאחר מכן השתמש עגלת להעביר את פרוסות לתחנת outgassing בתא הכנה. הזז את העגלה באופן ידני לאורך מעקה באמצעות מוזנים סיבוביים על החדר הכנה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רקיק outgas <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבש את טמפרטורת דוד תחנת outgassing ל -700 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 30 דקות, כבש את הטמפרטורה בחזרה אל 100 מעלות צלזיוס. כאשר הטמפרטורה היא ≤ 250 ° C, להעביר את הפרוסות בחזרה אל העגלה באמצעות מקל לנענע בתחנת outgassing. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רקיק טען לתוך תא הצמיחה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנמיכים את מניפולטור המצע לעמדת הטעינה, פתח את שסתום השער תא הכנה / צמיחה ולהעביר את בעל רקיק המניפולטור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרם את מניפולטור למצב צמיחה, ליד תנור המצע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את העגלה CLOSE שסתום השער. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את שסתום בקבוק N 2, שסתום בידוד מחט שסתום הרגולטור. הגדר את בקר הזרימה ההמונית (MFC) ל -1.5 SCCM (או לפי צורך כדי לקבל לחץ קאמרי של 3-4 x 10 -5 Torr). הלחץ האופטימלי להצתת פלזמה הוא מאוד מערכת תלויה. ראוי לציין, כי N 2 חייב להיות טוהר גבוה במיוחד (רצוי יותר טוב 6N) ואת מסנן נוסף משמש בתור כדי להפחית זיהומים נוספים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם * N ותריסים ראשיים נסגרו, להדליק את אספקת חשמל הפלזמה ו- RF בקר רשת אוטומטית תואם. להגדיל את כוח RF עד הפלזמה מציתה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את כוח RF ותזרים N 2 לתנאי התהליך הרצויים, במקרה זה 350 W ו- 2.0 SCCM. השטף * N נובעות תנאי פלזמה נתונה הוא מערכת תלויה, אבל כאן, בתנאים אלה להניב שיעור צמיחת גן של 5.0 ננומטר / דקה, או שטף * N של 1.8 ננומטר -2 שניות -1. לפקח על יציבות פלזמה עם ספקטרומטר המצורפתחלון אחורי של חדר הפלזמה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקראת משטח באתרו: בתצהיר Ga ו desorption <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תעלה את דוד המצע עד 10 מעלות צלזיוס מעל טמפרטורת צמיחת גן הרצויה עם שיעור רמפה של ≤1 ° C / sec. במקרה זה, להשתמש טמפרטורת רקיק מוערכת של 730 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מערכת RHEED לצפות השפלה של משטח רקיק ולפקח כיסוי Ga. באופן ידני להפעיל את סיבוב המצע. הגדרת תוכנת הרכישה RHEED מופעלת לאסוף דפוס RHEED פעם אחת לכל סיבוב מצע לספק תמונה סטטית ואילו המצע מסתובב במהלך צמיחה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תריס מצע תריס Ga דקות 1. ודא את עוצמת RHEED פוחתת ואז תגיע טבלה כמו Ga מצטבר. Ga שטף צריך להיות דומה לזה המשמש לצמיחת גן. הנה, שטף Ga הוא כ, 3.7 ננומטר -2 שניות -1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את התריס למשך 2 דקות ולהבטיח את RHEEDעליות עוצמת תגיע טבלה לפני תום 2 דקות, המציין desorption Ga. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 2.5.2-2.5.4 שלוש פעמים, 24 ולאחר מכן כבש המצע לטמפרטורת צמיחת הגן. </li></ol></li></ol> צמיחת HEMT 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צמיחת הצפה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ליזום צמיחה על ידי פתיחת הצמצם * N עבור nitridation 1 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגדל שכבת נוקלאציה 1-3 ננומטר N-עשיר AlN דקה ידי פתיחת התריס אל. שכבת AlN זה יכול לעזור למנוע דור נקע שחלה, 25 לעומת זאת, שכבת AlN מסבך קרני ה- X עקיף (XRD) מדידות אינו מומלצות עבור דגימות כיול מבוסס XRD. השתמש באותו שטף אל ובאשר שכבת InAlN, או על 0.36 ננומטר -2 שניות -1, נותן שיעור צמיחה של כ 1 ננומטר / דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את התריס אל ו- N * ומיד לפתוח את התריס Ga במשך 10 שניות כדי לאפשר Ga להרוות את פני השטח, את עוצמת RHEED צריך להקטין rapidly. פתח את התריס * N (עם צמצם Ga עדיין פתוח) ולגדול 5 דקות של גן. השתמש להיות או סימום C, במיוחד עבור בודד גן מצעים, כדי למנוע זרמי הזליגה חשמל במאגר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את תריסי Ga ו- N * עבור הפרעת צמיחה 1 דקות. לפקח על עוצמת RHEED. אם עוצמת RHEED מגביר באופן מיידי, ולאחר מכן שטף Ga אינו גבוה מספיק. אם עוצמת RHEED מגבירה לאחר&gt; 30 שניות או לא מגיעה לרמה בתוך דקות 1 אז שטף Ga הוא גבוה מדי. ראה איור 3. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העלה את טמפרטורת המצע על ידי כמה מעלות (או להפחית את טמפרטורת תא השתפכות Ga) כדי לפצות על שטף Ga גבוה לראות 3.1.4. אם שטף Ga היה נמוך מדי, להקטין את טמפרטורת המצע (או להעלות את הטמפרטורה בתא השתפכות Ga) כדי לפצות. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 3.1.3-3.1.5 עד קיים עיכוב 15-30 שניות לפני עליית עוצמת RHEED ועוצמת RHEED תגיע טבלה לפני 1 דקות. </li></ol></li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך לחזור על שלבי 3.1.4-3.1.5 עד עובי הגן הרצוי הוא הגיע. לקבוע עובי ידי הכפלת שעת הצמיחה הכוללת על ידי קצב הצמיחה המכוילת. לצמיחה Ga-עשירים, לקבוע את שיעור הצמיחה על ידי השטף * N, אשר בתורו יכול להיות מחושב באמצעות XRD למדוד את עובי במשך זמן צמיחה ידוע במדגם כיול גדל בנפרד. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צמיחת מחסום InAlN <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה דקות 1 נוספת לאחר שלב צמיחת הגן הסופי על מנת להבטיח את כל Ga התאדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהירות כבש יעיל להורדת טמפרטורת צמיחת InAlN כ 630 מעלות צלזיוס. אפשר טמפרטורת המצע לייצב למשך כ -2 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את ב, אל, ו- N * התריסים. עוצמת RHEED צריכה ירידה מגיעה לרמה בתוך 3 הדקות הראשונות. המשך ירידה של עוצמת RHEED עשויה להצביע על הצטברות של ב, שהוא מזיק לצמיחת InAlN. דפוס RHEED צריך להישאר מפוספס, מה שמעיד על משטח חלק. האניn ונתיבים אל עומדים 0.31 ו 0.36 ננומטר -2 שניות -1, נותן שיעור צמיחה מוגבל קבוצה-III של 1.25 ננומטר / דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את ב, אל, ו- N * תריסים לאחר עובי המחסום הרצוי הושג. לצמיחה N-עשירה, לקבוע את שיעור הצמיחה על ידי שטף הקבוצה-III הכולל. למדוד את קצב הצמיחה באמצעות XRD על מדגם כיול InAlN בנפרד גדל. במשך 15 ננומטר InAlN מחסום באמצעות התנאים שניתנו כאן, לפתוח את התריסים במשך 12 דקות 30 שניות. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צמיחת Interlayer וערוץ <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ראשית לפתוח את תריס Ga במשך 5 שניות, ולאחר מכן פתח את התריס * N ולגדל את interlayer הגן. טמפרטורת המצע עדיין צריכה להיות בטמפרטורת צמיחת InAlN. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את התריס אל מבלי לסגור את Ga או N * תריסים לגדל את interlayer AlN. שטף אל עבור interlayer צריך להיות זהה או גבוה במעט השטף * N, באופן אידיאלי באמצעות תא השתפכות אל שונה אז בשימוש עבור שכבת מחסום InAlN, to להימנע מהצורך לשנות את הטמפרטורה בתא. ראה שלב 3.2.4. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את * N ותריסים אל אך להשאיר את התריס Ga פתוח. כבש את טמפרטורת המצע לטמפרטורת ערוץ הגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 30 שניות לסגור את התריס Ga. המתן 30 שניות (או ברגע עוצמת RHEED מתחיל לעלות) מחדש לפתוח את התריס Ga. המשך מחזור תריס Ga עד המצע הגיע לטמפרטורת צמיחת ערוץ הגן. זה יהיה להגן על המשטח תוך מניעת הצטברות Ga מוגזמת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תריס Ga במשך 5 שניות, ולאחר מכן פתח את התריס * N ולגדול בערוץ הגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את Ga, N * ותריסים ראשיים. כבש את טמפרטורת המצע עד 200 מעלות צלזיוס, לכבות את הפלזמה * N ו- לכבות את זרימת גז N 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבשת את התאים לטמפרטורות המתנה שלהם אם סיימתי באותו היום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה טמפרטורת המצע כדי לרדת מתחת 250 ° C והלחץ הקאמרי לרדת מתחת ל -8 x 10 -7 Torr, אזלפתוח את שסתום השער קאמרי צמיחה ולהעביר את בעל הרקיק בחזרה אל העגלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את ההפך של שלב 2.2 להעביר את פרוסות בחזרה את המנעול עומס, לפרוק עם N 2 ולהסיר רקיק. ודא שסתום השער קאמרי צמיחה סגורה לפני פתיחת מנעול העומס, וכי שסתום שער המשאבה טורבו מנעול עומס סגור לפני שהפורק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את שלבי 2.2.3-2.2.5 להחזיר את מנעול קלטת עומס ואקום גבוה. </li></ol></li></ol> אפיון 4. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפיין את איכות החומר באמצעות מיקרוסקופ אופטי כדי לבדוק בורות, סדקים או Ga-טיפות שאולי נוצרו במהלך הצמיחה ערוץ, XRD לבדוק את איכות interfacial ומבנה, ו AFM כדי לבדוק את המורפולוגיה פני השטח. 20,21 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם Ga-טיפות נוכחות, לטבול את הפרוסות בחומצת HF מרוכזת למשך 5-10 דקות כדי להסיר את הטיפין מבלי לפגוע משטח N-הקוטבי רגיש מבחינה כימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד מיל גיליוןistance באמצעות מדידות התנגדות מגע להינגטון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבד את המדגם כדי לאפשר אפיון חשמל, כולל מדידות הול CTLM ו- DC ואפיון טרנזיסטור RF. 9,26 </li></ol>

<ol><li>Hughes, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+beam+epitaxy+growth+and+properties+of+GaN+films+on+GaN%2FSiC+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.%2C+B%22%5BJournal%5D)">Molecular beam epitaxy growth and properties of GaN films on GaN/SiC substrates.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 13 (4), 1571-1577 (1995).</li>
<li>McSkimming, B. M., Wu, F., Huault, T., Chaix, C., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasma+assisted+molecular+beam+epitaxy+of+GaN+with+growth+rates+2.6+%C2%B5m%2Fhr%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cryst.+Growth%22%5BJournal%5D)">Plasma assisted molecular beam epitaxy of GaN with growth rates 2.6 µm/hr.</a> J. Cryst. Growth. 386 (0), 168-174 (2014).</li>
<li>Grandjean, N., Massies, J., Leroux, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitridation+of+sapphire.+Effect+on+the+optical+properties+of+GaN+epitaxial+overlayers%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Nitridation of sapphire. Effect on the optical properties of GaN epitaxial overlayers.</a> Appl. Phys. Lett. 69 (14), 2071-2073 (1996).</li>
<li>Corrion, A. L., Wu, F., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+regimes+during+homoepitaxial+growth+of+GaN+by+ammonia+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Growth regimes during homoepitaxial growth of GaN by ammonia molecular beam epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 112 (5), 054903(2012).</li>
<li>Mazumder, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atom+probe+analysis+of+AlN+interlayers+in+AlGaN%2FAlN%2FGaN+heterostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Atom probe analysis of AlN interlayers in AlGaN/AlN/GaN heterostructures.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (11), 111603(2013).</li>
<li>Feezell, D. F., Speck, J. S., DenBaars, S. P., Nakamura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semipolar+%282021%29+InGaN%2FGaN+Light-Emitting+Diodes+for+High-Efficiency+Solid+State+Lighting%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Disp.+Technol%22%5BJournal%5D)">Semipolar (2021) InGaN/GaN Light-Emitting Diodes for High-Efficiency Solid State Lighting.</a> J. Disp. Technol. 9 (4), (2013).</li>
<li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((True+Green+Semipolar+InGaN-Based+Laser+Diodes+Beyond+Critical+Thickness+Limits+Using+Limited+Area+Epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">True Green Semipolar InGaN-Based Laser Diodes Beyond Critical Thickness Limits Using Limited Area Epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 114 (18), 183101(2013).</li>
<li>Wong, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((N-polar+GaN+epitaxy+and+high+electron+mobility+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Semicond.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">N-polar GaN epitaxy and high electron mobility transistors.</a> Semicond. Sci. Technol. 28 (7), 074009(2013).</li>
<li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Charge+control+in+N-polar+InAlN+high-electron-mobility+transistors+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.%2C+B%22%5BJournal%5D)">Charge control in N-polar InAlN high-electron-mobility transistors grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 33 (6), 061207(2015).</li>
<li>Piquette, E. C., Bridger, P. M., Beach, R. A., McGill, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+Buffer+Layer+and+III%2FV+Ratio+on+the+Surface+Morphology+of+GaN+Grown+by+MBE%5BTitle%5D)+AND+%22Symposium+G+%27-%27+GaN+and+Related+Alloys%22%5BJournal%5D)">Effect of Buffer Layer and III/V Ratio on the Surface Morphology of GaN Grown by MBE.</a> Symposium G '-' GaN and Related Alloys. , (1998).</li>
<li>Tarsa, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Homoepitaxial+growth+of+GaN+under+Ga-stable+and+N-stable+conditions+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Homoepitaxial growth of GaN under Ga-stable and N-stable conditions by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 82 (11), 5472-5479 (1997).</li>
<li>Kuzmik, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power+electronics+on+InAlN%2F%28In%29GaN%3A+Prospect+for+a+record+performance%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electron+Device+Lett%22%5BJournal%5D)">Power electronics on InAlN/(In)GaN: Prospect for a record performance.</a> IEEE Electron Device Lett. 22 (11), 510-512 (2001).</li>
<li>Fernández-Garrido, S., Gačević, Ž, Calleja, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comprehensive+diagram+to+grow+InAlN+alloys+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">A comprehensive diagram to grow InAlN alloys by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> Appl. Phys. Lett. 93 (19), 191907(2008).</li>
<li>Katzer, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+beam+epitaxy+of+InAlN%E2%88%95GaN+heterostructures+for+high+electron+mobility+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.%2C+B%22%5BJournal%5D)">Molecular beam epitaxy of InAlN∕GaN heterostructures for high electron mobility transistors.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 23 (3), 1204-1208 (2005).</li>
<li>Kaun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((GaN-based+high-electron-mobility+transistor+structures+with+homogeneous+lattice-matched+InAlN+barriers+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22Semicond.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">GaN-based high-electron-mobility transistor structures with homogeneous lattice-matched InAlN barriers grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> Semicond. Sci. Technol. 29 (4), 045011(2014).</li>
<li>Hoke, W. E., Torabi, A., Mosca, J. J., Kennedy, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+analysis+of+cation+incorporation+during+molecular+beam+epitaxy+of+nitride+films+using+metal-rich+growth+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.%2C+B%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic analysis of cation incorporation during molecular beam epitaxy of nitride films using metal-rich growth conditions.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 25 (3), 978-982 (2007).</li>
<li>Koblmüller, G., Reurings, F., Tuomisto, F., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Ga%2FN+ratio+on+morphology%2C+vacancies%2C+and+electrical+transport+in+GaN+grown+by+molecular+beam+epitaxy+at+high+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Influence of Ga/N ratio on morphology, vacancies, and electrical transport in GaN grown by molecular beam epitaxy at high temperature.</a> Appl. Phys. Lett. 97 (19), 191915(2010).</li>
<li>Zhou, L., Smith, D. J., McCartney, M. R., Katzer, D. S., Storm, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observation+of+vertical+honeycomb+structure+in+InAlN%E2%88%95GaN+heterostructures+due+to+lateral+phase+separation%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Observation of vertical honeycomb structure in InAlN∕GaN heterostructures due to lateral phase separation.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (8), 081917(2007).</li>
<li>Ahmadi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elimination+of+columnar+microstructure+in+N-face+InAlN%2C+lattice-matched+to+GaN%2C+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+in+the+N-rich+regime%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Elimination of columnar microstructure in N-face InAlN, lattice-matched to GaN, grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy in the N-rich regime.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (7), 072107(2014).</li>
<li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphological+and+microstructural+stability+of+N-polar+InAlN+thin+films+grown+on+free-standing+GaN+substrates+by+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.%2C+A%22%5BJournal%5D)">Morphological and microstructural stability of N-polar InAlN thin films grown on free-standing GaN substrates by molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., A. 34 (2), 021512(2016).</li>
<li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indium+incorporation+dynamics+in+N-polar+InAlN+thin+films+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+on+freestanding+GaN+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cryst.+Growth%22%5BJournal%5D)">Indium incorporation dynamics in N-polar InAlN thin films grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on freestanding GaN substrates.</a> J. Cryst. Growth. 245, (2015).</li>
<li>Leszczynski, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indium+incorporation+into+InGaN+and+InAlN+layers+grown+by+metalorganic+vapor+phase+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cryst.+Growth%22%5BJournal%5D)">Indium incorporation into InGaN and InAlN layers grown by metalorganic vapor phase epitaxy.</a> J. Cryst. Growth. 318 (1), 496-499 (2011).</li>
<li>Storm, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrathin-barrier+AlN%2FGaN+heterostructures+grown+by+rf+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+on+freestanding+GaN+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cryst.+Growth%22%5BJournal%5D)">Ultrathin-barrier AlN/GaN heterostructures grown by rf plasma-assisted molecular beam epitaxy on freestanding GaN substrates.</a> J. Cryst. Growth. 380, 14-17 (2013).</li>
<li>Storm, D. F., Katzer, D. S., Meyer, D. J., Binari, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+incorporation+in+homoepitaxial+N-polar+GaN+grown+by+radio+frequency-plasma+assisted+molecular+beam+epitaxy%3A+Mitigation+and+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Oxygen incorporation in homoepitaxial N-polar GaN grown by radio frequency-plasma assisted molecular beam epitaxy: Mitigation and modeling.</a> J. Appl. Phys. 112 (1), 013507(2012).</li>
<li>Storm, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+interfacial+oxygen+on+the+microstructure+of+MBE-grown+homoepitaxial+N-polar%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Cryst.+Growth%22%5BJournal%5D)">Effect of interfacial oxygen on the microstructure of MBE-grown homoepitaxial N-polar.</a> J. Cryst. Growth. 409 (0), 14(2014).</li>
<li>Meyer, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+Electron+Velocity+Submicrometer+AlN%2FGaN+MOS-HEMTs+on+Freestanding+GaN+Substrates%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Electron+Device+Lett%22%5BJournal%5D)">High Electron Velocity Submicrometer AlN/GaN MOS-HEMTs on Freestanding GaN Substrates.</a> IEEE Electron Device Lett. 34, 199(2013).</li>
<li>Moseley, M., Billingsley, D., Henderson, W., Trybus, E., Doolittle, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transient+atomic+behavior+and+surface+kinetics+of+GaN%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Transient atomic behavior and surface kinetics of GaN.</a> J. Appl. Phys. 106 (1), 014905(2009).</li>
<li>Koblmüller, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ga+Adlayer+Governed+Surface+Defect+Evolution+of+%280001%29GaN+Films+Grown+by+Plasma-Assisted+Molecular+Beam+Epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Ga Adlayer Governed Surface Defect Evolution of (0001)GaN Films Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 44 (28), L906-L908 (2005).</li>
<li>Poblenz, C., Waltereit, P., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uniformity+and+control+of+surface+morphology+during+growth+of+GaN+by+molecular+beam+epitaxy%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vac.+Sci.+Technol.%2C+B%22%5BJournal%5D)">Uniformity and control of surface morphology during growth of GaN by molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 23 (4), 1379-1385 (2005).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

צמיחתה של שכבת חיץ גן באיכות גבוהה היא קריטית להשגת ניידות אלקטרונים גבוהה בכל HEMT III-ניטריד. במקרה של HEMT InAlN N-קוטבי, צמיחת שכבת החיץ מסתבכת בשל הדרישה כי כל Ga להסירו מפני השטח לפני צמיחת InAlN. יש מגוון של טכניקות כדי להשיג תוספת זו כדי ההליך המתואר כאן, כגון epitaxy מתכת-מווסתת, 27 באמצעות תנאי הגידול בשולי הסיקור Ga ביניים ומשטר הצטברות אגל Ga, 28 או מתן אפשרות * N רציפה - שטף לשלב את Ga העודף כאשר תריס Ga סגור מעת לעת. 24 </p...

Epitaxy קרן מולקולרית (MBE) הוא טכניקת צמיחת סרט הדק epitaxial צד מעסיקת סביבת ואקום גבוה במיוחד עם לחצי בסיס נמוכים כמו 10 -11 Torr כדי להבטיח התאגדות טומאה נמוכה בסרט המבוגר. שיעור הרכב והצמיחה של ההשכבות גדלו epitaxially נקבע על ידי שליטה על הטמפרטורה של כל תא השתפכות, וכך שטף Evaporated של חומרי המקור השונים. במקרה של epitaxy III-ניטריד, הקבוצה III-אלמנטים (ב, אל, Ga) ניתנים בדרך כלל על ידי תאים השתפכות בעוד חנקן פעיל השטף (N *) מסופק על ידי בין כאדם פלזמה N 2 1,2 (פלזמה RF MBE -assisted:. PAMBE או RFMBE) או אמוניה (NH 3 -MBE) צמיחת MBE 3,4 מתאפיינת בטמפרטורות צמיחה נמוכות פתאומיות interfacial חד יותר טכניקות צמיחת epitaxial אחרות, כגון שיקוע כימי metalorganic 5 סכימטי מוצג. באיור 1. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig1.jpg" /> איור 1:.. סכימת מערכת MBE סכמטי המציג את מנעול עומס, מערכת העברה, outgassing תחנה וצמיחה קאמרי <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> III-nitrides ניתן לגדל על מצעים בכך שיש להם מגוון של אוריינטציות קריסטל. האורינטציה הנפוצה ביותר היא -plane ג Ga-קוטבי, אשר מאפשר ההיווצרות של גז אלקטרונים דו-ממדי ללא סימום על ידי ניצול פרש הקיטוב בין שכבת המחסום, בדרך כלל AlGaN, וערוץ הגן. שונים קוטבי למחצה הקוטב אוריינטציות של גן זכו לתשומת לב משמעותית עבור אופטו בשל תופעות קיטוב מופחת בארות הקוונטים, 6,7 אשר גם עושה אוריינטציות אלה פחות רצוי הרשמות HEMTננו-שניות. מכשירי N-קוטביים אורינטציה הם אטרקטיביים עבור מבצע HEMT הדור הבא בתדירות גבוהה בשל מספר יתרונות מהותיים על פני מכשירי Ga-קוטביים קונבנציונליים. 8 שכבת מכשול מכשירי N-קוטביים הוא גדל מתחת ערוץ GaN כפי שמוצגות באיור 2, וכתוצאה מכך בתוך מחסום טבעי בחזרה המסייע בקרה אלקטרוסטטיים של הערוץ ומפחית תופעות ערוץ קצרים, תוך מתן אפשרות גישה נוכחית קלה יותר לערוץ הגן והפחתת התנגדות קשר. המכשול יכול גם להיות נשלט בנפרד מהערוץ, כך שככל עובי הערוץ scaled למטה למכשירים בתדר גבוה בעיצוב המכשול יכול להיות שונה כדי לפצות על תשלום ערוץ הפסיד פרמו תופעות מצמידות רמה. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig2.jpg" /> איור 2:. סכמטי שכבת Epitaxial מבנה שכבה של (א) HEMT N-קוטבי (ב) HEMT Ga-קוטבי עבור comparison. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> HEMTs המשמש במהירות גבוהה, מגברי הספק גבוה בדרך כלל גדלים על מצעי SiC כדי לנצל את מוליכות תרמית הגבוהות של SiC. גן מצעים בודד צפיפות פריקה השחלה נמוך יכול להיות מועסק על מנת לשפר את ניידות אלקטרונים, 9 ובכך לשפר את הביצועים בתדירות גבוהה. בעקבות צמיחה של שכבת נוקלאציה AlN, חיץ גן עבה הוא גדל להפריד בין זיהומים מרחבית על הממשק לצמיחה מחודשת מערוץ HEMT ולשפר בידוד חשמלי. בניגוד חומרי III-V אחרים, גן גדל PAMBE בדרך כלל צריך תנאי גידול עם יחס קבוצה-III / V גדול מ -1, כלומר, תנאי מתכת-עשירה, 10,11 כדי להשיג מורפולוגיה משטח חלק. בשנת x אל 1- x N הוא האלטרחומר מחסום מקורי עבור HEMTs III-ניטריד, וקבל תשומת לב משמעותית לאחרונה, כי זה יכול להיות מבוגר סריג מתאים גן עבור x ≈ 0.18 ויכול ליצור יותר מפי שתיים ביחס תשלום ערוץ לחסמי AlGaN הקיטוב הספונטני הגבוה המגיע לה. 12-15 בניגוד מחסומי AlGaN, Ga ישלבו מועדף בשינה בשכבות InAlN, 16 ובכך יש להקפיד על מנת להבטיח את פני השטח ללא עודף Ga לאחר צמיחת שכבת חיץ Ga-עשירה גן לפני צמיחת InAlN. פיקוח על Ga על פני השטח ניתן להשיג על ידי suppling שטף Ga מעט פחות מ השטף הנדרש להיווצרות Ga-טיפה. עם זאת, חלון צמיחה זה הוא קטן, כיסוי שטח Ga מספיק יגרום מורפולוגיה המשטח להשפיל לתוך מורפולוגיה רמה / יעלה בעוד שטף Ga עודף יגרום הצטברות Ga ואת היווצרות טיפת מקרוסקופית. 17 עקיפת השתקפות אנרגיה גבוהה אלקטרונים (RHEED) intens<html> ניתן להשתמש ity לפקח הצטברות desorption Ga. כיסוי שטח Ga מותווה על ידי הפחתה בעוצמת RHEED, וכל בפיגור בין סגירת Ga (ו- N *) תריסים והגידול הראשוני בעוצמת RHEED מציין הצטברות של Ga, כפי שמוצג באיור 3. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig3.jpg" /> איור 3: ניטור כיסוי Ga בעצמת RHEED עוצמת אות RHEED נמדדה מדפוס RHEED שנרכש במסגרת סיבוב באמצעות רכישה מאולצת.. Ga שטף מספיק מותווה על ידי גידול מיידי עוצמת לאחר סגירת התריסים (לא מוצג). רוויים / כיסוי Ga האידיאלי הוא הצביע על ידי עיכוב בין סגר תריס התבהרות RHEED פתאומי כיסוי Ga עודף נתפסת הן עיכוב התבהרות ראשונית RHEED וכן עלייה בעוצמה הדרגתית יותר וכתוצאה מכך התאוששות בעוצמה מלאה לוקח יותר מ -60 שניות.com / קבצים / ftp_upload / 54,775 / 54775fig3large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. השג איכות גבוהה InAlN ידי PAMBE מסתבכת בשל הנוכחות של תנודות רכב לרוחב, וכתוצאה מכך מייקרו &quot;חלת דבש&quot; מורכב תחומים אל-עשירים מוקפים גבולות In-עשירים. 18 ביעור מייקרו זו מושג באמצעות טמפרטורת מצע על 50 מעלות צלזיוס מעל תחילת desorption ב, 15,19,20 או כ -630 מעלות צלזיוס במשך InAlN N-קוטבי. במשטר צמיחה בטמפרטורה גבוהה זו, ב- x אל 1- רכב x N הוא פונקציה חזקה של טמפרטורת מצע, עם טמפרטורות גבוהות יותר וכתוצאה מכך נמוך ב התאגדות. השטף ב ניתן להגדיל כדי לפצות ב הפסיד אידוי, למרות שבפועל הוא מקסימלית השטף היא מוגבלת על ידי הקטנת יעילות התאגדות עם הגדלת השטף21. בנוסף להפחתת טמפרטורת המצע או הגדלת שטף, גברת קצב הצמיחה גם יכול להגדיל את הרכב בשינה בשל &quot;לקבור השפעה&quot;, שבו נכנס אל אטומי המלכודת ולמנוע ממנו מתאדה. 21,22 גבוהה שיעורי צמיחה יכולים להיות מושגת על ידי הגדלת השטף ואל יחסים. כדי לשמור על מצב גידול עשיר N, * N היה צריך להיות גדל גם כן, אשר יכולה להיות מושגת על ידי הגדלת כוח פלזמה RF, הגברת קצב זרימת N 2, שיפור עיצוב תא פלזמה, או הגדלת החור צלחת הצמצם צְפִיפוּת. שכבות epitaxial נוספות HEMTs המבוסס InAlN כוללות interlayers הגן AlN (ILs) ויעלה גן. AlN IL מוכנס בין המכשול לבין הערוץ יכול להגדיל μ ניידות כמו גם של n צפיפות מטען ערוץ גיליון. הגידול נייד מיוחס להפחתת חפיפת פונקצית גל של אלקטרון עם b InAlNarrier ופיזור סגסוגת שלאחר מכן. 9 כדי להבטיח צמיחה באיכות גבוהה של IL AlN, עודף של השטף Ga מסופק במהלך הצמיחה לפעול בתור פעילי שטח. IL גן יכול לשמש בין IL AlN והמכשולים שניצבים בפני לקדם ולשפר את הניידות תוך הפחתת תשלום הערוץ. ערוץ הגן ניתן לגדל באותה הטמפרטורה כמו מכשול InAlN, המאפשר צמיחה מתמשכת מהמחסום למרות ILs והערוצים. ניידות משופרת התקבלה על ידי להפריע לצמיחה לאחר IL AlN והגדלת טמפרטורת הצמיחה לפני הגוברת בערוץ הגן. במקרה זה כיסוי משטח Ga מגן צריך להישמר במהלך הפסיקה כדי למנוע שפלה ניידות. הפרוטוקול הבא מתייחס באופן ספציפי HEMTs InAlN-המחסום גדל על גן מצעי N-קוטביים. זה יכול להתארך ישירות לצמיחה על מצעי C-קוטבי 4H- או 6H-SiC על ידי כולל שכבת AlN N-עשירה עבה 50 ננומטר.

<table><tbody><tr><td>פרוסת N-polar GaN עצמאית</td><td>Kyma</td><td></td><td>10 מ"מ x 10 מ"מ</td></tr><tr><td>C-polar SiC פרוסה</td><td>Cree</td><td>W4TRE0R-L600</td><td>בקוטר 3 אינץ'</td></tr><tr><td>מיקרואלקטרוניקה כיתה אצטון</td><td>Fischer Scientific</td><td>A18-4</td><td></td></tr><tr><td>מיקרואלקטרוניקה כיתה איזופרופונלי</td><td>J.T. Baker</td><td>9079-05/JT9079-5</td><td></td></tr><tr><td>Al חומר מקור (6N5 טהור)</td><td>UMC</td><td>ALR62060I</td><td></td></tr><tr><td>חומר מקור Ga (7N טהור)</td><td>UMC</td><td>GA701</td><td></td></tr><tr><td>בחומר מקור (7N טהור)</td><td>UMC</td><td>IN750</td><td></td></tr><tr><td>ULSI N2 גז מקור (6N טהור)</td><td>Matheson Tri-gas</td><td>G2659906D</td><td></td></tr><tr><td>מערכת PRO-75 MBE</td><td>OmicronScientia</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

beam epitaxy המולקולרית בסיוע פלזמה של n-קוטבי inaln-מחסום טרנזיסטורים-ניידות גבוהה-אלקטרון

Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors

הפלזמה בסיוע epitaxy קרן המולקולרית הוא גם מתאים את צמיחת epitaxial של סרטי heterostructures דקים III-ניטריד עם ממשקים חלקים, פתאומיים הנדרשים טרנזיסטורים איכותי גבוהת אלקטרונים ניידים (HEMTs). הליך מוצג לצמיחת HEMTs InAlN N-קוטבי, כולל הכנת רקיק וצמיחה של שכבות חיץ, שכבת מחסום InAlN, interlayers AlN וגאן וערוץ גן. בעיות קריטיות בכל שלב של התהליך מזוהים, כגון הימנעות הצטברות Ga למאגר הגן, לתפקיד טמפרטורה על ההומוגניות הלחנת InAlN, ושימוש שטף Ga במהלך interlayer AlN ואת צמיחת ערוץ הפסיקה לפני הגן. בעלי הרכב סרטים דקים הומוגנית N-הקוטבית InAlN מודגמים עם משטח שורש ממוצע בריבוע חספוס נמוך כמו 0.19 ננומטר InAlN מבוסס מבני HEMT מדווחים שיש ניידות גבוהה ככל 1,750 סנטימטר 2 / V ∙ שנייה עבור מכשירים עם צפיפות מטען גיליון של 1.7 x 1013 ס&quot;מ -2.

רנטגן עקיפה (XRD) סריקות של סרטי InAlN דקים הראו גדלו על גן מצעי N-קוטביים באיור 4 (א) הם יחידה לשיא הוא 50 ו -200 ננומטר בעובי סרטים. סריקת XRD של 50 סרט InAlN העבה ננומטר מפגינה Pendellösung בשולים עד ה -15 כדי, המציין איכות interfacial מאוד גבוהה. מפת שטח הגומלין אסימטריים באיור 4 (ב) עולה כי 200 שכבת InAlN ננומטר העבה יש את אותו ‖ q, ולכן זהה-מטוס הסריג קבוע כמו מצע הגן, על צמיחה קוהרנטית ...

epitaxy קרן המולקולרי משמש לגדול טרנזיסטורים N-קוטביים InAlN-המחסום גבוהה-אלקטרון-ניידות (HEMTs). פיקוח על הכנת הרקיק, תנאי גידול שכבה ומבנה epitaxial תוצאות בשכבות InAlN חלקות, הומוגנית בעלי רכב HEMTs עם ניידות גבוהה ככל 1,750 סנטימטר 2 / V ∙ שניות.

Beam Epitaxy המולקולרית בסיוע פלזמה של N-קוטבי InAlN-מחסום טרנזיסטורים-ניידות גבוהה-אלקטרון

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt ...

המטרה הכללית של הליך זה היא לבחון את ההשפעה של פרמטרי גידול שונים על האיכות המבנית והחשמלית של מוליכים למחצה מניטרידים ואת השפעתם הסופית על ביצועיהם של רכיבים אלקטרוניים. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחומי מדעי החומרים והנדסה חשמלית, כגון השפעת פגמים בחומרים על המהירות וההספק של טרנזיסטורים בעלי פער אנרגיה רחב (wide band gap). היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא היכולת לייצר חומרי מוליכים למחצה עם ממשקים חדים מאוד ורמות זיהום נמוכות, שהן קריטיות עבור רכיבים בעלי ביצועים גבוהים כגון טרנזיסטורים. הדגמה ויזואלית של שיטה זו היא קריטית, מכיוון שהבחנה בין כיסוי גליום רב מדי לכיסוי שאינו מספיק היא איכותית וקשה לתיאור. ראשית, ודאו שפנלי הקירור מקוערים ושתא הגדילה נמצא בלחץ בסיס. הגבירו את תאי הפליטה (effusion cells) לטמפרטורות מדידת ה-beam flex בקצב המתאים, והמתינו שעה עד להתייצבות התאים. עבור כל תא, פתחו את התריס למשך 30 שניות כדי לאסוף מדידת beam flex עם מד יונים, ולאחר מכן סגרו את התריס למשך דקה אחת. בצעו תהליך זה שלוש פעמים. חשבו את הממוצע של שתי המדידות האחרונות עבור כל תא. השתמשו בכי lלס קודמות כדי לקבוע את טמפרטורות התאים להשגת ה-flex הרצוי. סגרו את שסתום הבידוד של תא העמסה (load lock) ונקזו את תא העמסה באמצעות גז חנקן. העמיסו את מצע הגליום ניטריד (gallium nitride), שמוכן לאפיטקסיה והוא פולרי, על המחזיק, והניחו את קסטת הדגימות בתא העמסה. סגרו את תא העמסה והפסיקו את זרימת גז החנקן. הפעילו את משאבת השאיבה הגסה (roughing pump) של תא העמסה. פתחו את שסתום משאבת השאיבה הגסה ואת שסתום הסעף (manifold). ברגע שלחץ הסעף יורד מתחת ל-0.1 Torr, סגרו את שסתום הסעף ואת שסתום משאבת השאיבה הגסה והכביו את המשאבה. פתחו את שסתום הבידוד של משאבת הטורבו של תא העמסה, ושאבו את תא העמסה למשך 30 עד 60 דקות. פתחו את תא העמסה אל תוך תא ההכנה והשתמשו במוט השמט (wobble stick) כדי להעביר את המצע במחזיקו אל העגלה. בעזרת העגלה, העבירו את המצע לתחנת הסרת גזים (outgassing). הגבירו את טמפרטורת מחמם תחנת הסרת הגזים ל-700 °C במשך 10 דקות. בצעו הסרת גזים מהמצע למשך 30 דקות ולאחר מכן התחילו בקירור. ברגע שהטמפרטורה תהיה נמוכה מ-250 °C, העבירו את המצע לעגלה. הורידו את המניפולטור של המצע למצב העמסה. פתחו את שסתום השער והעבירו את המצע במחזיקו אל המניפולטור. העלו את המניפולטור של המצע למצב גדילה והסירו את העגלה. סגרו את שסתום השער, ולאחר מכן פתחו את שסתום בלון החנקן, את שסתום הווסת ואת שסתום המחט המבודד. השתמשו בבקר זרימה המסיבי (mass flow controller) כדי להביא את התא ללחץ האופטימלי עבור הדלקת הפלזמה. ודאו שתריסי זרימת החנקן הפעילה ותאי הדיפוזיה סגורים. הפעילו את ספק כוח ה-RF של הפלזמה ואת בקר רשת ההתאמה האוטומטית. הגבירו את ההספק עד להדלקת הפלזמה. קבעו את ההספק ואת זרימת גז החנקן לתנאי תהליך מתאימים עבור המערכת. הגבירו את מחמם המצע ל-10 °C מעל טמפרטורת גידול הגליום ניטריד הרצויה, בקצב שאינו עולה על מעלה אחת לשנייה (1 °C/sec). הפעילו את מערכת הקריאה (read system) כדי לנטר את פני השבב. הפעילו את סיבוב המצע והכינו את תוכנת רכישת נתוני הקריאה. קבעו את זרימת הגליום כדי להבטיח שקיעת גליום בטמפרטורת המצע. פתחו את תריסי המצע והגליום למשך דקה אחת. עוצמת הקריאה צריכה לרדת בתחילה ואז להתייצב (plateau) ככל שהגליום נערם. סגרו את תריס הגליום למשך שתי דקות, שבמהללן עוצמת הקריאה צריכה לעלות ולהתייצב ככל שהגליום מתנדף. חזרו על שקיעת הגליום והספיגתו פעמיים נוספות, ולאחר מכן הגבירו את מחמם המצע לטמפרטורת גידול הגליום ניטריד. ראשית, פתחו את תריס החנקן הפעיל למשך דקה אחת כדי להתחיל גידול שכבת בידוד (buffer) באמצעות ניטרידציה. לאחר מכן, פתחו את תריס האלומיניום כדי לגדל שכבת אלומיניום ניטריד עשירה בחנקן בעובי של 1 עד 3 ננומטר. סגרו את תריסי האלומיניום ניטריד והחנקן הפעיל, ופתחו מיד את תריס הגליום למשך עשר שניות, שבמהללן עוצמת הקריאה צריכה לרדת במהירות. לאחר מכן, פתחו את תריס החנקן הפעיל וגדלו גליום ניטריד למשך חמש דקות. סגרו את תריסי הגליום והחנקן הפעיל למשך דקה אחת, ונטרו את עוצמת הקריאה במהלך הפסקת הגדילה כדי להעריך את זרימת הגליום. אם העוצמה עולה מיד, זרימת הגליום נמוכה מדי. הנמיכו את טמפרטורת המצע או הגבירו את טמפרטורת תא פליטת הגליום. אם העוצמה עולה לאחר לפחות שלושים שניות או שאינה מתייצבת במהלך הפסקת הגדילה, הגבירו את טמפרטורת המצע או הנמיכו את טמפרטורת תא פליטת הגליום. אם זרימת הגליום כווננה, גדלו שכבה נוספת של גליום ניטריד ובצעו הפסקת גדילה נוספת של דקה אחת. ברגע שעוצמת הקריאה עולה בין 15 ל-30 שניות מזמן ההתחלה ומתייצבת תוך דקה, המשיכו בהליך. המשיכו לגדל גליום ניטריד במרווחים של חמש דקות עם הפסקות של דקה אחת עד להשגת העובי הרצוי. המתינו דקה אחת לאחר סיום גידול הגליום ניטריד כדי להבטיח שכל הגליום התאדה, ואז הנמיקו במהירות את מחמם המצע לטמפרטורת גידול האינדיום אלומיניום ניטריד. אפשרו לטמפרטורה להתייצב למשך שתי דקות. פתחו את תריסי האינדיום, האלומיניום והחנקן הפעיל. עוצמת הקריאה צריכה לרדת ולהתייצב תוך שלוש דקות, והתבנית צריכה להישאר מפוספסת (streaky). ברגע שהמחסום (barrier) גדל לעובי הרצוי, סגרו את תריסי האינדיום, האלומיניום והחנקן הפעיל. כדי לגדל את שכבת הביניים של גליום ניטריד, פתחו את תריס הגליום למשך חמש שניות ולאחר מכן פתחו את תריס החנקן הפעיל. ברגע ששכבת הביניים של הגליום ניטריד מגיעה לעובי הרצוי, סגרו את תריסי החנקן הפעיל והגליום. התחילו להגביר את מחמם המצע לטמפרטורת גידול תעלת הגליום ניטריד. לאחר 30 שניות, סגרו את תריס הגליום. המתינו שלושים שניות או עד שעוצמת הקריאה תעלה, ואז פתחו את התריס. המשיכו במחזוריות של תריס הגליום עד שמחמם המצע יגיע לטמפרטורת גידול הגליום ניטריד, ואז פתחו את תריס הגליום. לאחר חמש שניות, פתחו את תריסי החנקן הפעיל והאלומיניום, וגדלו את שכבת הביניים של אלומיניום ניטריד. לאחר סיום זמן גידול שכבת הביניים של האלומיניום ניטריד, סגרו את תריס האלומיניום וגדלו את תעלת הגליום ניטריד. סגרו את תריסי הגליום, החנקן הפעיל והתריס הראשי. הנמיכו את טמפרטורת המצע ל-200 °C, הכביו את פלזמת החנקן הפעילה והפסיקו את זרימת גז החנקן. הנמיכו את טמפרטורת התאים לטמפרטורת המתנה (standby). ברגע שטמפרטורת המצע נמוכה מ-250 °C ולחץ התא יורד מתחת ל-8x10

plasma-assisted-molecular-beam-epitaxy-n-polar-inaln-barrier-high

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

מתואר השימוש בהדמיית ניגודיות של ערוץ אלקטרונים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק כדי לאפיין פגמים בסרטים דקים הטרו-אקספיטציאליים III-V/Si. שיטה זו מניבה תוצאות דומות למיקרוסקופ אלקטרונים שידור תוכנית, אך בפחות זמן משמעותית עקב היעדר הכנת דגימה נדרשת.

הדמיה ניגודיות אלקטרונים תקשור לראפיד III-V Heteroepitaxial אפיון

אנו מתארים את המתודולוגיה של פילינג מכני ושקיעה של פתיתים של חומרים חדשים בגודל מיקרון על המצע, ייצור מבני מכשירים ניסיוניים לניסויי תחבורה, ומדידת המגנטוטרנספורט בקריוסטט מחזור סגור של הליום יבש בטמפרטורות של עד 0.300 K ושדות מגנטיים עד 12 T.

שיטות ניסיוניות מתקדמות לטמפרטורה נמוכה Magnetotransport מדידה של חומרים חדשים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לקבוע את מספר הספק במוצקים באמצעות האלקטרוליט.

פקד שדה חשמלי של הברית אלקטרונית ב- WS Nanodevices2 מאת אלקטרוליט Gating

אנחנו לפברק מתכת/LaAlO3-/SrTiO-3 -heterostructures באמצעות שילוב של לייזר פעמו התצהיר בחיי עיר מגנטרון התזה. דרך magnetotransport, בחיי עיר רנטגן photoelectron ספקטרוסקופיה ניסויים, נחקור פעולת הגומלין בין תופעות אלקטרוסטטית וכימי של הגז אלקטרון מימדי בדאנטה נוצר במערכת זו.

צמיחה ו Electrostatic/כימי מאפיינים של מתכת/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

בנייר זה, אנו מציגים פרוטוקול לגדול ישירות של epitaxial עדיין עופרת גמיש זירקוניום חומצה טיטנית רכיב זיכרון על מוסקבאי מיכה.

ייצור ושיטת מדידה לרכיב Ferroelectric גמיש בהתבסס על ואן דר Waals Heteroepitaxy

הפרי באיכות גבוהה Schottky אנשי קשר הכרחי להשגת שער יעיל אפנון ב heterostructure השדה אפקט טרנזיסטורים (HFETs). אנו מציגים את מתודולוגיית ייצור ומאפיינים של דיודות Schottky על heterostructures BeMgZnO Zn-הקוטב/ZnO בגז בצפיפות גבוהה שני אלקטרונים תלת-ממדי (2DEG), מיוצרת על ידי פלזמה בסיוע קרן מולקולרית epitaxy על גן תבניות.

ייצור של דיודות Schottky על Heterostructure BeMgZnO/ZnO Zn-הקוטב גדלה פלזמה בסיוע קרן מולקולרית Epitaxy

מאמר זה מתאר את הצמיחה של הסרטים האפיציריים של Mg3n2 ו zn3N2 על mgo מצעים על ידי בסיוע פלזמה מולקולרי קרן הקורה עם N2 גז כמו מקור החנקן וניטור הצמיחה האופטית.

מולקולרית בסיוע מולקולרי הקרן הצמיחה הגידול של Mg3n2 ו Zn3n2 סרטים דקים

פרוטוקול עבור הצמיחה גראפן בסיוע של סרטים באיכות גבוהה האני על המצע הספיר ננו בדוגמת מוצג.

גראפן בסיוע-ואן דר ואלס כאפיאידיי הסרט על בסיס הספיר ננו-בדוגמת המצע עבור דיודות אור אולטרה סגול

פרמטרים של אנוזציה לצמיחה של שכבת אלומיניום תחמוצת מדידות של אבץ-תחמוצת הסרט דק טרנזיסטורים (TFTs תרי) הם מגוונים כדי לקבוע את ההשפעות על התגובות פרמטרים חשמליים. ניתוח השונות (ANOVA) מוחל על עיצוב מפלקט-בורטמן של ניסויים (DOE) כדי לקבוע את תנאי הייצור שיגרמו לביצועי המכשיר הממוטב.

השפעת הפרמטרים של אנוזציה על השכבה הדיאלקטרי של תחמוצת האלומיניום של טרנזיסטורים הסרט דק

מוצג כאן הוא פרוטוקול לניתוח שינויים ננו במהלך הטיה situ עם מיקרוסקופ אלקטרונים שידור (TEM) עבור מבנה מתכת-מבודד-מתכת מוערם. יש לו יישומים משמעותיים נגד מיתוג מוטות מוצלבים עבור הדור הבא של מעגלי לוגיקה לתכנות וחומרה neuromimicking, כדי לחשוף את מנגנוני הפעולה הבסיסיים שלהם וישימות מעשית.

ב מיקרוסקופ אלקטרונים שידור Situ עם הטיה והפיקה של מוטות אסימטריים המבוססים על מעורב שלבים a-VOx

כאן, אנו מציגים את פרוטוקול הייצור של מכשיר טרנזיסטור בעל אפקט שדה אורגני המופנן בטעינה (OCMFET) להתמשואות תאית במבחנה . המכשיר, הנקרא מערך מיקרו OCMFET, הוא מכשיר גמיש, בעלות נמוכה ונקני ייחוס, שיאפשר ניטור של הפעילות החשמלית והמטבולית של תרביות תאים אלקטרואקטיביים.

במבחנה ניתוח תאי רב-פרמטרי על-ידי מערכי טרנזיסטור מיקרו אורגניים המווסתים בטעינה

למד לגדל טרנזיסטורים HEMT ממחסום InAlN בקוטב N באמצעות אפיטקסיה מולקולרית בסיוע פלזמה. השיטה מייצרת שכבות חלקות עם ניידות אלקטרונים של עד 1,750 סמ"ר/וולט·שנייה.

Beam Epitaxy המולקולרית בסיוע פלזמה של N-קוטבי InAlN-מחסום טרנזיסטורים-ניידות גבוהה-אלקטרון

גלה סרטונים נוספים