epitaxia de feixe molecular é usado para crescer N-polares transistores InAlN barreiras high-elétron-de mobilidade (HEMTs). Controle da preparação wafer, condições de crescimento camada e estrutura epitaxial resulta em camadas, InAlN de composição homogênea suaves e HEMTs com mobilidade tão alto quanto 1.750 cm2 / V ∙ sec.
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Artigo de método
assistido por plasma Molecular Beam Epitaxy de N-polar InAlN barreiras Transistores de alta electron-mobility
Neste artigo
Resumo
Resumo
epitaxia de feixe molecular assistido por plasma é bem adequado para o crescimento epitaxial de III-nitreto de filmes finos e heteroestruturas com interfaces lisas, abruptas necessários para de alta qualidade transistores high-elétron-de mobilidade (HEMTs). Um procedimento é apresentado para o crescimento de HEMTs InAlN N-polares, incluindo a preparação da bolacha e do crescimento de camadas de tampão, a camada de barreira InAlN, AlN e GaN intercamadas e o canal de GaN. As questões críticas em cada passo do processo são identificados, tais como evitar a acumulação de Ga no tampão de GaN, o papel da temperatura sobre InAlN homogeneidade de composição, e o uso de Ga de fluxo durante o intercalar AlN e o crescimento do canal de interrupção antes de GaN. De composição homogênea N-polar InAlN filmes finos são demonstradas com rugosidade da superfície-root-mean squared tão baixo quanto 0,19 nm e InAlN baseada em estruturas HEMT são relatados ter mobilidade tão alto quanto 1.750 cm2 / V ∙ seg para dispositivos com uma densidade de carga folha de 1,7 x 1013 cm-2.
Introdução
Epitaxia de feixe molecular (MBE) é uma técnica versátil crescimento epitaxial de película fina que emprega um ambiente de vácuo ultra-alto com pressões de bases tão baixas quanto 10 -11 torr para garantir a baixa incorporação de impureza na película de adulto. A taxa de crescimento e a composição das camadas epitaxialmente cultivadas são determinadas pelo controlo da temperatura de cada célula de efusão, e, assim, o fluxo evaporado dos vários materiais de base. No caso de epitaxia III-nitreto, o grupo III-elementos (In, Al, Ga) são tipicamente fornecidas por células de efusão de azoto enquanto o activo (N *) de fluxo é fornecido por quer um plasma de
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Protocolo
1. efusão celular Ramp e Flux Calibração
- Confirmar N2 líquido está fluindo para os crio painéis e que a câmara de crescimento atingiu pressão base.
- Rampa até as células de efusão para a sua medição de fluxo de feixe de temperatura (MAB) a uma taxa de rampa de 1 ° C / segundo para Ga e nas células, e 10 ° C / min para o Al. Aguarde 1 hora para as células se estabilize termicamente.
- Abrir o obturador de cada célula para 30-60 segundos e, em seguida, fechar o obturador para 1-2 min. Repetir três vezes para cada célula. Rejeitar a primeira medição de nível de iões de fluxo de feixe e, em média, o segundo dois. Ajustar a temperatu....
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Resultados
Difracção de raios-X (DRX) varreduras de InAlN mostrados filmes finos cultivadas em substratos de GaN N-polares na Figura 4 (a) são um pico único, tanto para películas 50 e 200 nm de espessura. A varredura DRX do filme InAlN nm de espessura 50 exibe Pendellösung franjas até 15 th ordem, indicando alta qualidade interfacial. O mapa de espaço recíproca assimétrica na Figura 4 (b) mostra que a camada InAlN nm de espessura 200 tem o mesmo q ‖.......
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Discussão
Crescimento de uma camada tampão GaN de alta qualidade é fundamental para alcançar uma alta mobilidade de elétrons em qualquer HEMT III-nitreto. No caso de um N-polar InAlN HEMT, o crescimento da camada tampão é complicado devido à exigência de que todo o Ga ser removido da superfície antes de crescimento InAlN. Há uma variedade de técnicas para realizar isto, para além do processo descrito aqui, tal como metal modulado epitaxia, 27, utilizando condições de crescimento na borda da cobertura Ga intermediário e.......
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Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Sr. Neil Green pela ajuda na preparação da amostra. Este trabalho foi apoiado pelo Escritório de Pesquisa Naval sob financiamento do Dr. P. Maki. O MTH foi apoiado por uma bolsa de pós-doutorado do Conselho Nacional de Pesquisa.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Wafer N-polar GaN autônomo | Kyma | 10 mm x 10 mm | |
| C-polar SiC wafer | Cree | W4TRE0R-L600 | 3 polegadas de diâmetro |
| Microeletrônica grau acetona | Fischer Scientific | A18-4 | |
| Microeletrônica grau isoproponal | J.T. Baker | 9079-05/JT9079-5 | |
| Material de origem de Al (6N5 puro) | UMC | ALR62060I | |
| Material de origem Ga (7N puro) | UMC | GA701 | |
| No material de origem (7N puro) | UMC | IN750 | |
| ULSI N2 gás de fonte (6N puro) | Matheson Tri-gas | G2659906D | |
| PRO-75 Sistema MBE | OmicronScientia |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
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