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

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלת מפתח על בקרת מתח על זרם ב טרנזיסטרים אפקט שדה הטרוג'ונציה מבוססי תחמוצת אבץ עם גז אלקטרונים דו מימדי באמצעות מגעים Schottky. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא כי השער של טרנזיסטור אפקט השדה ניתן להגדיר בשלב תמונה אחת. ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על פני דורות חדשים של טרנזיסטים אפקט שדה בתדר גבוה, כוח גבוה על ידי ניצול של מגוון רוויית אלקטרונים גבוהה תחמוצת אבץ.

למרות שיטה זו מספקת תובנה על אופיו של מגע Schottky ביציבות באתר אחד, זה יכול להיות מיושם גם על מכשירים מבוססי אתר יחיד אחרים כגון גלאי צמחים סולאריים ואת הכימיקל או biosensors. כדי להתחיל את ההליך, לטעון מצע ספיר שני אינץ ' בקוטר 380 מיקרומטר עבה C-מטוס לתוך מכשיר CVD אורגני מתכת, ולהכין את המערכת לתצהיר. ברגע שהמערכת מוכנה, רמפה את לחץ הכור ל-30 טורס ואת טמפרטורת המצע ל-1,055 מעלות צלזיוס באטמוספירת מימן במשך 35 דקות.

תחזיק את זה בטמפרטורה הזאת במשך שלוש דקות כדי לבזות את שאריות המדבקים. לאחר מכן, רמפה המצע עד 941 מעלות צלזיוס במהלך שלוש דקות. לאחר מתן הטמפרטורה להתייצב במשך שתי דקות, להגדיר את זרימת trimethylaluminum ל 12.0 SCCM, ואת זרימת האמוניה לשבע SCCM.

תן לקצב הזרימה להתייצב במשך שלוש דקות. לאחר מכן, לעבור את זרימת trimethylaluminum לקו הריצה כדי ליזום את צמיחת שכבת אלומיניום ניטרייד בטמפרטורה נמוכה. במהלך שש דקות, לגדול על 20 ננומטר של אלומיניום ניטרד על המצע כפי שנמדד על ידי תנודות רפלקטיביות.

לאחר מכן, מבלי להפריע לצמיחה, רמפה המצע ל 1, 100 מעלות צלזיוס בשלוש דקות. ממשיכים את צמיחת הניטריד מאלומיניום עד שהשכבה בעובי 300 ננומטר. לאחר מכן, כוון את זרימת טרימתיללומינום הרחק מהכור.

התחל את זרימת trimethylgallium ב 15.5 SCCM ולתת לו להתייצב במשך שתי דקות. לאחר מכן, לגדול על 400 ננומטר של גליום ניטרידה על המצע. ירידה ראשונית רפלקטיביות ינצפו במהלך גרעין גליום ניטרייד.

המחזירות תתאושש לרמה המקורית כאשר איי גליום ניטרייד יתמזגו. ברגע שהגליום ניטרייד בעובי 400 ננומטר, שיפוע טמפרטורת המצע ל-1, 124 מעלות צלזיוס בשתי דקות מבלי להפריע לצמיחה. לגדול על 2.5 ננומטר של שכבת גליום ניטרידה חצי מבודדת בטמפרטורה גבוהה.

לאחר מכן, כוון את זרימת טרימתילגליום הרחק מהכור כדי לעצור את הצמיחה. מצננים את תבנית הגליום ניטרייד החדשה שנוצרה לטמפרטורת החדר ונו לפרוק אותה מהכור. לאחר מכן, פרוס את התבנית לשש חתיכות בגודל שווה.

במכסה המנוע של האדים, מחממים חום ל-220 מעלות ומכינים 200 מיליליטר של תערובת של אחד לאחד בנפח של חומצה הידרוכלורית מרוכזת במים שעברו דה-יוניזציה. לאחר מכן, מניחים 150 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית מרוכזת בציפור קוורץ 300 מיליליטר. לאט להוסיף 50 מיליליטר של חומצה חנקתית מרוכזת כדי לקבל פתרון regia אקווה.

מחממים את פתרון אקווה regia על החום עד הפתרון הוא כתום-אדום ומבעבע. לאחר מכן מניחים חתיכת תבנית גליום ניטרד אחת בסל פוליטראפלואורואתילן ומרתיחים אותה ב- aqua regia במשך 10 דקות. יש לשטוף את התבנית במים זורמים במשך שלוש דקות.

ואז להשרות את התבנית בתווית חומצה הידרוכלורית במשך שלוש דקות. שוטפים את התבנית שוב במים זורמים במשך חמש דקות ולאחר מכן לייבש אותו עם גז חנקן. בתוך חמש דקות, לטעון את התבנית הנקייה לתוך מנעול עומס מכשיר קרן מולקולרית שתיים-שש ולהתחיל לשאוב אותו.

לאחר שאיבת מנעול העומס עם תבנית גליום ניטרידה נקייה במשך שעה, להכין את מגנזיום אבץ ותאי תמיסת בריליום. הפעל את מערכת דיפוזיה אלקטרונים אנרגיה גבוהה השתקפות טען את התבנית אל MBE. לאחר מכן, רמפה המצע ל 615 מעלות צלזיוס ב 13.6 מעלות צלזיוס לדקה, ולהחזיק אותו בטמפרטורה זו במשך 15 דקות כדי desorb שאריות מזהמים.

לאחר מכן, להתחיל ramping המצע עד 280 מעלות צלזיוס. כאשר המצע מגיע ל-550 מעלות צלזיוס, פתח את תריס תא האבץ כדי לחשוף את משטח הניטריד של הגליום לשטף האבץ. הפעל את אספקת החשמל של פלזמת החמצן, הגדר את החשמל ל-100 וואט, ואשר שצינור הגז של החמצן סגור.

כאשר המצע מגיע 280 מעלות צלזיוס, להגדיר את כוח פלזמה חמצן ל 400 וואט. הגדר את זרימת החמצן ל- 0.3 SCCM כדי להצית את הפלזמה ולאחר מכן הפחת אותה ל- 0.25 SCCM. המתן דקה אחת ולאחר מכן פתח את תריס החמצן כדי להתחיל את צמיחת שכבת חיץ תחמוצת האבץ בטמפרטורה נמוכה.

הקלט תבנית קריאה לאורך הכיוון האזימוטלי אפס אפס שלילי אחד כל חמש דקות במהלך הצמיחה. לאחר כ-15 דקות, תבנית הקריאה תשתנה מ-2D למצב תלת-מימדי, מה שמצביע על עובי מאגר של כ-20 ננומטר. סגור את האבץ ותריסי החמצן כדי לעצור את הצמיחה.

לאחר מכן, להגדיל את קצב זרימת החמצן ל 0.4 SCCM. התחל לנגח את המצע ל-730 מעלות צלזיוס ב-13.6 מעלות צלזיוס לדקה. שיפוע טמפרטורת האזור התחתון של תא האבץ הדו-אזורי ל-345 מעלות צלזיוס ב-10 מעלות צלזיוס לדקה.

המתן חמש דקות כאשר המצע מגיע 730 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן להתחיל ניטור משטח תחמוצת אבץ על ידי קריאה. כשהוא משתנה למצב 2D, שכבת המאגר אוגרה. מקררים את המצע ל-680 מעלות.

לאחר מכן, להגדיל את קצב זרימת החמצן ל 3.2 SCCM, ולפתוח את תריסי אבץ וחמצן לגדול 300 ננומטר עבה, טמפרטורה גבוהה אבץ שכבת תחמוצת. הגדר את קצב זרימת החמצן ל- 0.3 SCCM לאחר מכן. רמפה תא הבריליום ל 820 מעלות צלזיוס ב 10 מעלות צלזיוס לדקה, ואת תא מגנזיום ל 510 מעלות צלזיוס ב 15 מעלות צלזיוס לדקה.

מקררים את המצע ל-325 מעלות צלזיוס ב-13.6 מעלות לדקה. לאחר טמפרטורת המצע מתייצבת, להגדיל בהדרגה את קצב זרימת החמצן ל 1.25 SCCM. לאחר מכן, במקביל לפתוח את האבץ, מגנזיום, בריליום, תריסים חמצן כדי להתחיל את צמיחת מחסום תחמוצת מגנזיום בריליום.

לגדול שכבה בעובי של כ 30 ננומטר של תחמוצת מגנזיום בריליום במהלך 12 דקות. רכוש מעת לעת דפוסי קריאה כדי לפקח על האבולוציה של מצב הצמיחה. לאחר מכן, לרכוש דפוס קריאה סופי ולסגור את תריסים מגנזיום בריליום לסיים את צמיחת תחמוצת אבץ מגנזיום בריליום.

השאירו את תריס האבץ והחמצן פתוחים עוד דקה אחת כדי לגדל שכבת מכסה תחמוצת אבץ בעובי של כשני ננומטר. כדי להתחיל את ייצור דיודה, sonicate את תערובת תחמוצת אבץ מגנזיום בריליום תחמוצת אבץ הטרוסטרוקציה מדגם אצטון ומתנול במשך חמש דקות כל אחד ברצף. שוטפים את הדגימה במים מיונים במשך חמש דקות, ומייבשים אותה תחת זרם של גז חנקן.

לאחר מכן, ספין-קו המדגם עם פוטורסיסט חיובי i-Line. אופים את הפוטורסיסט ב-100 מעלות במשך 140 שניות. מסווה את הדגימה, ולחשוף אותו מנורת UV 6.5 ואט במשך 2.38 דקות.

לאחר האפייה הפוטורסיסט ב 110 מעלות צלזיוס במשך 80 שניות. לאחר מכן, לנער את המדגם מפתח photoresist במשך 60 שניות עם תדירות רועדת של הרץ אחד. שוטפים את הדגימה המפותחת במים דה-יונה במשך שלוש דקות, ומייבשים אותה תחת גז חנקן.

לאחר מכן, לטפל המדגם עם פלזמת חמצן מרחוק עם זרימת חמצן של 35 SCCM בהספק RF של 50 וואט במשך חמש דקות. לבסוף, לטעון את הדגימה לתוך אידוי קרן אלקטרונים ולהפקיד 50 ננומטר של כסף. להרים עם אצטון כדי ליצור את המגעים, ולנקות ולייבש את המדגם עם מתנול, מים, וגז חנקן.

דפוסי קריאה של שכבת חיץ תחמוצת אבץ בטמפרטורה נמוכה הראו בתחילה כתמים אליפטיים, המציין מצב צמיחה של איים תלת-ממדיים. חישול מעל 700 מעלות צלזיוס הפיק מורפולוגיה משטח 2D. השכבות הבאות גדלו שניהם במצב 2D.

מיקרוסקופ כוח אטומי הראה עלייה קטנה בחספוס ריבוע ממוצע השורש עם כל שכבה. דיפירציה רנטגן הראה השתקפויות עולה בקנה אחד עם 0002 השתקפויות של תחמוצת אבץ, גליום ניטרייד, תחמוצת מגנזיום בריליום. הרחבת השתקפות תחמוצת אבץ המגנזיום של בריליום יוחסה לדלילותה של שכבה זו.

מדידות כל ההשפעה של ההטרוסטרוטור הראו ירידה בריכוז נושאי הגיליון עם ירידה בטמפרטורה, עם רוויה בסביבות 13 קלווין. ניידות האלקטרונים גדלה באופן מונוטוני עם ירידה בטמפרטורה. הערכים שנצפו ב 293 קלווין ו 13 קלווין היו עולים בקנה אחד עם ערכי הספרות.

מגמות אלה מצביעות על נוכחות של גז אלקטרונים דו מימדי בממשק תחמוצת אבץ מגנזיום בריליום. עקומות מתח צפיפות זרם בטמפרטורת החדר עבור תחמוצת אבץ בריליום כסף דיודות תחמוצת אבץ Schottky הראו זרמי שער גדל באופן אקספוננציאלי עם מתח קדמי מוחל עד 0.25 וולט, לאחר מכן מתח יורד על פני ההתנגדות הסדרה התברר. הדמיון בין הקימורים הצביע על אחידות גבוהה בוופל של המדגם.

גובה מחסום שוטקי הגבוה ביותר נצפה עם גורם אידיאליות של 1.22. מאז שיטה זו בוצעה היא קריטית עבור האיחוד כדי לשלוט במדויק את קוטביות פני השטח של תחמוצת אבץ על גליום קוטבי גליום ניטרייד תבניות, כישלון בבקרת קוטביות תוצאות הטרוסטרוקטורה ללא גז אלקטרונים דו מימדי. שמירה על יחס של כל המגזרים מתחת ל- 1.5 במהלך גרעין של אתר יחיד מבטיחה שההטרוסטרוקטורים המבוססים על אתר יחיד יהיו כולם בכיוון קוטב אבץ.

בעת ניסיון הליך זה, זכור לנקות בזהירות את משטח המדגם הן לפני גידול תחמוצת אבץ אבץ בריליום הטרוסטרוקציות על תבנית גליום ניטרד ולפני המצאת מגעי Schottky על ההטרוסטרוקציות. בעקבות הליך זה, שיטות אחרות כמו RTM ו- XPS ניתן להשתמש כדי לקבל תובנה לתוך הטבע של ממשק כסף באתר יחיד ברמה ננומטרית. אנו משערים כי היווצרות תחמוצת כסף מוליך בממשק כסף תחמוצת אבץ תוצאות מגע יציב Schottky.

לכן, גישה זו סוללת את הדרך למגע שוטקי יציב בכמות גבוהה באתר אחד. יש לכך השלכות על מכשירים המסתמכים על מגע של שוטקי, כולל פוטודקטורים של H-phase וכימיקלים וביוסנסורים. אל תשכח את הממסים החזקים ותרכובות המכילות בריליום יכול להיות מסוכן מאוד.

ציוד הגנה כימית, מסכה, וכפפות, תמיד צריך להיות משוחק במהלך הליך זה. יש לחבוש מסכת אבק בעת טעינה ופריקה של דגימות עבור צמיחת MB. עם זאת, יש לציין כי הכמות הכוללת של בריליום התאדה במערכת MB הוא כמה עשיריות של מיקרוגרם, עם רובו קבור בקירות התא בצורה של תחמוצת בריליום עניים אבץ בריליום.