该方法有助于回答使用肖特基触点使用二维电子气体的二维电子气体中氧化锌异射场效应晶体管中电流电压控制的关键问题。该技术的主要优点是,场效应晶体管的栅极可以在一个光电步子中定义。该技术通过利用氧化锌的高电子饱和度多样性,在新一代高频、高功率场效应晶体管中延伸。
虽然此方法提供了对肖特基接触在单一站点稳定性方面的性质的洞察,但它也可以应用于其他基于单站点的设备,如太阳能发电厂探测器和化学或生物传感器。要开始该程序,将直径为 380 微米的直径 380 微米的蓝宝石基板装入金属有机 CVD 仪器中,并准备沉积系统。系统准备就绪后,在35分钟内将反应器压力提升至30托勒,将基底温度提升至1055摄氏度。
在该温度下保持三分钟,以去除残留污染物。然后,在三分钟内将基板降至 941 摄氏度。使温度稳定两分钟后,将三甲醇流设置为12.0 SCCM,氨流量设置为7 SCCM。
让流速稳定三分钟。然后,将三甲醇流切换到运行线,以启动低温铝氮化层生长。在6分钟内,通过反射率振荡在基材上生长约20纳米的氮化铝。
之后,在不中断生长的情况下,在三分钟内将基板提升至1,100摄氏度。继续氮化铝的生长,直到层厚300纳米。然后,引导三甲基铝从反应器流出。
在 15.5 SCCM 时启动三甲酸酯流,让它稳定两分钟。然后,在基材上生长约400纳米的氮化铀。在氮化铀成核期间,反射率的初始下降将观察到。
当氮化铀群岛的结石时,反射率将恢复到原来的水平。一旦氮化铀厚400纳米,在两分钟内将基底温度升高至1,124摄氏度,而不会中断生长。生长约2.5纳米的高温半绝缘氮化铀层。
然后,引导三甲基铀从反应器流出,以阻止生长。将新形成的氮化铀模板冷却至室温,然后从反应器中卸载。接下来,将模板切成六个大小相等的部分。
在烟气罩中,将加热板加热至220摄氏度,并在去电化水中用浓缩盐酸的体积混合物将200毫升的一对一混合物准备。然后,将150毫升浓缩盐酸放在300毫升石英烧杯中。慢慢加入50毫升的浓缩硝酸,获得水性水性酸溶液。
加热加热板上的水族溶液,直到溶液为橙红色和气泡。然后将一块氮化铀模板片放在聚四氟乙烯篮子中,在水煮中煮10分钟。在流动的去水中冲洗模板三分钟。
然后将模板浸泡在盐酸溶液中三分钟。在流动的去化水中再次冲洗模板五分钟,然后用氮气干燥。在五分钟内,将清洁模板加载到两六分子束外延仪器负载锁中,并开始泵送。
用干净的氮化铀模板泵下负载锁一小时后,准备锌镁和氦灌注细胞。打开反射高能电子衍射系统,将模板加载到 MBE 中。接下来,将基板以每分钟 13.6 摄氏度的速度将基板提升至 615 摄氏度,并在该温度下保持 15 分钟,以去除残留污染物。
然后,开始将基板向下斜坡降至 280 摄氏度。当基板达到550摄氏度时,打开锌细胞快门,将氮化铀表面暴露在锌通量中。打开氧气等离子电源,将功率设置为 100 瓦,并确认氧气管路已关闭。
当基板达到280摄氏度时,将氧等离子体功率设置为400瓦。将氧气流量设置为 0.3 SCCM 以点燃等离子体,然后将氧气流降低为 0.25 SCCM。等待一分钟,然后打开氧气快门,开始低温氧化锌缓冲层生长。
在生长过程中,每五分钟沿一个负零零的 azimuthal 方向记录读取模式。大约 15 分钟后,读取模式将从 2D 模式更改为 3D 模式,表示缓冲区厚度约为 20 纳米。关闭锌和氧气百叶窗以阻止生长。
然后,将氧气流速提高至0.4 SCCM。开始以每分钟 13.6 摄氏度的速度将基板提升至 730 摄氏度。将双区锌电池的较低区域温度降低至每分钟 10 摄氏度时降至 345 摄氏度。
当基板达到 730 摄氏度时等待五分钟,然后开始通过读取来监测氧化锌表面。当其更改为 2D 模式时,缓冲层已退火。将基板冷却至 680 摄氏度。
然后,将氧气流速提高至3.2 SCCM,并打开锌和氧百叶窗,形成300纳米厚的高温氧化锌层。之后将氧气流速设置为 0.3 SCCM。将氦电池以每分钟10摄氏度的速度将氦细胞温度降至820摄氏度,将镁电池以每分钟15摄氏度的速度将镁电池温度降至510摄氏度。
将基板冷却到每分钟 13.6 摄氏度的 325 摄氏度。一旦基板温度稳定,氧气流速逐渐升高至1.25 SCCM。然后,同时打开锌、镁、氦和氧百叶窗,开始氧化锌镁屏障的生长。
在12分钟内种植一层约30纳米厚的氧化镁锌。定期获取读取模式以监控生长模式的演变。然后,获取最终读取模式并关闭镁和氦百叶窗,以结束氧化锌镁的生长。
让锌和氧百叶窗打开一分钟,形成大约两纳米厚的氧化锌盖层。为了开始二极管制造,将氧化锌锌异质结构样品按序列对氧化锌氧化锌异质结构样品进行五分钟。在去水中冲洗样品五分钟,并在氮气流下干燥。
然后,使用 i-Line 正光光处理器旋转涂层样品。在 100 摄氏度下软烤光印,140 秒。蒙蔽样品,将其暴露在 6.5 瓦紫外线灯下 2.38 分钟。
在 110 摄氏度下烘烤光印,80 秒。然后,在光分析器开发人员中摇动样品 60 秒,摇动频率为 1 赫兹。在去维化水中冲洗已开发的样品三分钟,并在氮气下干燥。
接下来,使用远程氧等离子体处理样品,氧流量为 35 SCCM,RF 功率为 50 瓦,为期 5 分钟。最后,将样品装入电子束蒸发器中,并沉积50纳米的银。用丙酮提起,形成触点,用甲醇、水和氮气清洁和干燥样品。
低温氧化锌缓冲层的读型最初显示椭圆点,表示3D岛的生长模式。在700摄氏度以上的退火产生了2D表面形态。随后的图层都在 2D 模式下增长。
原子力显微镜显示,每一层根平均平方粗糙度有一小部分增加。X射线衍射显示的反射与氧化锌、氮化铀和氧化镁的0002反射一致。氧化锌镁反射的扩大是由于该层的薄性。
异质结构的全效测量显示,随着温度的降低,板材载体浓度降低,饱和度约为13开尔文。电子流动性随着温度的降低而单调地增加。293开尔文和13开尔文的观测值与文献值一致。
这些趋势表明二维电子气体在氧化锌氧化锌的钛镁接口存在。银贝丽镁氧化锌氧化氧化肖特二极管室温下电流密度电压曲线显示,栅极电流呈指数级增长,施加的正向电压高达0.25伏特,此后整个系列的电阻电压下降变得明显。曲线之间的相似性表明样品的晶圆中均匀性很高。
观察到最高的明显肖特基屏障高度,理想系数为1.22。由于该方法对于结合在氮化铀极化模板上精确控制氧化锌的表面极性至关重要,极性控制失败导致无二维电子气体的异质结构。在单位核化期间,保持全扇比低于 1.5,可确保基于单位点的异质结构具有所有锌极性方向。
在尝试此程序时,请记住在将氧化锌锌异质结构种植到氮化铀模板上之前以及在异质结构上制造肖特基触点之前,仔细清洁样品表面。按照此过程,可以使用其他方法(如 RTM 和 XPS)在纳米级深入了解单站点银接口的性质。我们假设氧化锌银界面上导电氧化银的形成会导致稳定的肖特基接触。
因此,这种方法为在单站点上实现高数量稳定的肖特基接触铺平了道路。这对依赖肖特基接触的设备有影响,包括 H 相光探测器以及化学和生物传感器。不要忘记,强溶剂和含氦化合物可能极其危险。
在此过程期间,应始终佩戴化学防护装置、口罩和手套。装载和卸载样品以进行 MB 生长时,请戴上防尘面罩。然而,应该指出,MB系统中蒸发的氦总量是微克的十分之几,大部分以贫铀氧化物锌的形式埋在室壁中。