epitaxia de haces moleculares se utiliza para producir transistores InAlN barreras de alta movilidad de electrones-N-polares (HEMT). De control de la preparación de la oblea, condiciones de crecimiento y estructura de capa epitaxial resultados en capas InAlN lisas, de composición homogénea y HEMTs con movilidad tan alto como 1.750 cm2 / V ∙ seg.
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Artículo de método
Asistida por plasma Molecular Beam epitaxia de N-polar InAlN de barrera de transistores de alta movilidad de electrones
En este artículo
Resumen
Resumen
epitaxia de haz molecular asistido por plasma es muy adecuado para el crecimiento epitaxial de películas y heteroestructuras delgadas de nitruro III con interfaces lisas, abruptos necesarios para la alta calidad transistores de alta movilidad de electrones (HEMT). Un procedimiento se presenta para el crecimiento de HEMTs InAlN N-polares, incluyendo la preparación de la oblea y el crecimiento de las capas tampón, la capa de barrera InAlN, AlN y de GaN de capas encapsuladas y el canal de GaN. Se identifican los problemas críticos en cada paso del proceso, tales como evitar la acumulación de Ga en el tampón de GaN, el papel de la temperatura en InAlN homogeneidad de composición, y el uso de flujo de Ga en la capa intermedia de AIN y el crecimiento antes de GaN canal de interrupción. Películas delgadas a composición homogénea InAlN N-polar se demuestran con rugosidad superficial raíz media cuadrada tan bajo como 0,19 nm y InAlN-basan son reportados estructuras HEMT que tiene la movilidad tan alto como 1.750 cm2 / V ∙ s para los dispositivos con una densidad de hoja de cargos de 1,7 x 1013 cm -2.
Introducción
Epitaxia de haces moleculares (MBE) es una técnica de crecimiento de película delgada epitaxial versátil que emplea un ambiente ultra-alto vacío con presiones de base tan bajas como 10 -11 Torr para asegurar una baja incorporación de impurezas en la película adulta. La composición y la tasa de crecimiento de las capas obtenidas por crecimiento epitaxial se determina mediante el control de la temperatura de cada célula de efusión, y por lo tanto el flujo evaporada de los diversos materiales de base. En el caso de epitaxia III-nitruro, del grupo III-elementos (In, Al, Ga) se proporcionan típicamente por las células de efusión mientras que el nitrógeno activo....
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Protocolo
1. Derrame célula de rampa y el flujo de calibración
- Confirmar N2 líquido está fluyendo a las temperaturas muy bajas en los paneles y que la cámara de crecimiento ha alcanzado la presión de base.
- Rampa hasta las células de efusión a su medición del flujo del haz de temperatura (BFM) a una velocidad de rampa de 1 ° C / seg para Ga y en las células, y 10 ° C / min para Al. Espere 1 hora para las células para estabilizar térmicamente.
- Abrir el obturador de cada célula durante 30-60 segundos, y luego cerrar el obturador durante 1-2 minutos. Repetir tres veces para cada celda. Efectuar el primer haz de medición de flujo medidor de....
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Resultados
Difracción de rayos X (XRD) exploraciones de películas delgadas InAlN mostrados cultivados en sustratos de GaN N-polares en la Figura 4 (a) son single alcanzó tanto para 50 y las películas 200 nm de espesor. La exploración de difracción de rayos X de la película de 50 nm de espesor InAlN exhibe Pendellösung bordea hasta 15 º orden, lo que indica muy alta calidad interfacial. El mapa espacio recíproco asimétrico en la Figura 4 (b) muestra que l.......
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Discusión
El crecimiento de una capa tampón de GaN de alta calidad es fundamental para el logro de alta movilidad de electrones en cualquier HEMT III-nitruro. En el caso de un N-polar InAlN HEMT, el crecimiento de la capa tampón se complica por el requisito de que todos Ga ser retirado de la superficie antes de crecimiento InAlN. Hay una variedad de técnicas para lograr esto además con el procedimiento descrito aquí, tales como la epitaxia, 27 de metal modulada usando condiciones de crecimiento en el borde de la cobert.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Sr. Neil Green por su ayuda con la preparación de la muestra. Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Investigación Naval bajo fondos del Dr. P. Maki. MTH contó con el apoyo de una beca postdoctoral del Consejo Nacional de Investigación.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Oblea de GaN N-polar independiente | Kyma | 10 mm x 10 mm | |
| Oblea de SiC C-polar | Cree | W4TRE0R-L600 | pulgadas de diámetro |
| Acetona de grado microelectrónico | Fischer Scientific | A18-4 | |
| Isopropón de grado microelectrónico | J.T. Baker | 9079-05 / JT9079-5 | |
| Al material de origen (6N5 puro) | UMC | ALR62060I | |
| Material de origen de Ga (7N puro) | UMC | GA701 | |
| En material de origen (7N puro) | UMC | IN750 | |
| ULSI N2 gas de origen (6N puro) | Matheson Tri-gas | G2659906D | |
| PRO-75 Sistema MBE | OmicronScientia |
Referencias
- Hughes, W. C., et al. Molecular beam epitaxy growth and properties of GaN films on GaN/SiC substrates. J. Vac. Sci. Technol., B. 13 (4), 1571-1577 (1995).
- McSkimming, B. M., Wu, F., Huault, T., Chaix, C., Speck, J. S. Plasma assi....
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Reimpresiones y permisos
