この方法は、ショットキー接点を使用して2次元電子ガスを用いた酸化亜鉛ベースのヘテロジャンクション電界効果トランジスタにおける電流制御に関する重要な質問に答える助けとなる。この技術の主な利点は、フィールドエフェクトトランジスタのゲートを1つの写真ステップで定義できることです。この技術の意味は、酸化亜鉛の高電子飽和多様性を利用することにより、高周波高出力電界効果トランジスタの新世代に及ぶ。
この方法は、単一サイト上の安定性におけるショットキー接触の性質に関する洞察を提供するが、それはまた、太陽プラント検出器や化学またはバイオセンサーなどの他の単一サイトベースのデバイスに適用することができます。手順を開始するには、直径380マイクロメートルのサファイア基板を厚さ380マイクロメートルのCプレーンに金属有機CVD機器に積み込み、システムを堆積用に準備します。システムの準備ができたら、35分間にわたって水素雰囲気中で30トル、基板温度を摂氏1,055度に調整します。
その温度で3分間保持し、残留汚染物質を脱分離します。その後、3分間で基板を摂氏941度まで下げます。温度を2分間安定させた後、トリメチルアルミニウム流量を12.0SCCMに、アンモニア流を7SCCMに設定します。
流量を3分間安定させます。次いで、トリメチルアルミニウム流れをランラインに切り替えて、低温窒化アルミニウム層の成長を開始する。6分間の間に、反射率振動によって測定されるように、基板上の窒化アルミニウムの約20ナノメートルを成長させます。
その後、成長を中断することなく、3分間で基板を1、100°Cにランプします。層の厚さが300ナノメートルになるまで窒化アルミニウムの成長を続けます。次いで、トリメチルアルミニウムの流れを反応器から遠ざける。
トリメチルガリウムの流れを15.5 SCCMで始め、2分間安定させます。その後、約400ナノメートルの窒化ガリウムを基質に成長させる。窒化ガリウムの核化中に反射率の初期減少が観察される。
窒化ガリウム島が合体すると、反射率は元のレベルに回復します。窒化ガリウムの厚さが400ナノメートルになったら、成長を中断することなく、2分間で基板温度を1、124°Cに下げます。高温半絶縁窒化ガリウム層の約2.5ナノメートルを成長させます。
次いで、トリメチルガリウムが反応器から離れて流れ、成長を停止させる。新しく形成された窒化ガリウムテンプレートを室温まで冷却し、反応器からアンロードします。次に、テンプレートを 6 つの等しいサイズの部分にスライスします。
ヒュームフードで、ホットプレートを摂氏220度に加熱し、脱イオン水中に濃縮塩酸を1対1の体積混合物で200ミリリットル調製します。次に、300ミリリットルの石英ビーカーに150ミリリットルの濃縮塩酸を入れる。50ミリリットルの濃縮硝酸をゆっくりと加え、水レゴア溶液を得る。
溶液がオレンジレッドとバブリーになるまでホットプレートにアクアレジア溶液を加熱します。その後、ポリテトラフルオロエチレンバスケットに1つの窒化ガリウムテンプレートピースを入れ、アクアレジアで10分間沸騰させます。流れる脱イオン水で3分間テンプレートをすすいでください。
その後、テンプレートを塩酸溶液に3分間浸します。流れる脱イオン水でテンプレートを再びリンスし、窒素ガスで乾燥させます。5分以内に、クリーンテンプレートを2-6分子ビームエピタキシー機器のロードロックにロードし、ポンピングを開始します。
クリーンな窒化ガリウムテンプレートでロードロックを1時間ポンピングした後、亜鉛マグネシウムとベリリウムの流出細胞を準備します。反射高エネルギー電子回折システムをオンにし、テンプレートを MBE にロードします。次に、基板を1分あたり摂氏13.6度で615°Cにランプし、その温度で15分間保持して残留汚染物質を脱離します。
その後、基板を摂氏280度まで下げ始めます。基板が摂氏550度に達したら、亜鉛セルシャッターを開けて、窒化ガリウム表面を亜鉛フラックスに露出させます。酸素プラズマ電源をオンにし、電力を100ワットに設定し、酸素ガスラインが閉じていることを確認します。
基板が摂氏280度に達したら、酸素プラズマの電力を400ワットに設定します。酸素の流れを0.3 SCCMに設定してプラズマに点火し、0.25 SCCMに減らします。1分間待ってから酸素シャッターを開けて、低温酸化亜鉛バッファー層の成長を開始します。
成長中に5分ごとに1つの負の1ゼロの方位角方向に沿って読み取りパターンを記録します。約15分後、読み取りパターンは2Dモードから3Dモードに変わり、約20ナノメートルのバッファ厚さを示します。亜鉛と酸素シャッターを閉じて成長を止めてください。
その後、酸素流量を0.4SCCMに上げる。1分間に13.6°Cで基板を摂氏730度にランプスタート。ダブルゾーン亜鉛セルの低ゾーン温度を1分10度で摂氏345度に下げます。
基板が摂氏730度に達したら5分間待ってから、読み取りで酸化亜鉛表面のモニタリングを開始します。2D モードに変更すると、バッファ レイヤはアニールされています。基板を680°Cに冷却します。
その後、酸素流量を3.2SCCMに上げ、亜鉛と酸素シャッターを開けて300ナノメートルの厚さ、高温の酸化亜鉛層を成長させます。その後、酸素の流量を0.3 SCCMに設定します。ベリリウムセルを1分10度で摂氏820度に、マグネシウムセルを毎分摂氏15度で摂氏510度にランプします。
1分間に13.6°Cで325°Cまで基板を冷却します。基板温度が安定したら、酸素の流量を1.25 SCCMに徐々に上げます。次いで、亜鉛、マグネシウム、ベリリウム、および酸素シャッターを同時に開いて、酸化亜鉛ベリリウムバリア成長を開始する。
12分間にわたって約30ナノメートルの厚さの酸化ベリリウムマグネシウム亜鉛を成長させます。拡張モードの進化を監視するために、読み取りパターンを定期的に取得します。そして、最終読み取りパターンを取得し、マグネシウムとベリリウムシャッターを閉じて、酸化亜鉛ベリリウムの成長を終わらせる。
亜鉛と酸素のシャッターをあと1分間開いたままにして、約2ナノメートルの厚さの酸化亜鉛キャップ層を成長させます。ダイオードの製造を開始するには、酸化亜鉛ベリリウム酸化亜鉛の酸化亜鉛のサンプルをアセトンおよびメタノールで5分間連続して超音波処理します。サンプルを脱イオン水で5分間リンスし、窒素ガスの流れの下で乾燥させます。
次いで、i線陽性フォトレジストで試料をスピンコートする。フォトレジストを摂氏100度で140秒間ソフトベークします。サンプルをマスクし、6.5ワットのUVランプに2.38分間曝します。
フォトレジストを摂氏110度で80秒間ポストベークします。次に、フォトレジスト現像器でサンプルを1ヘルツの振れ周波数で60秒間振る。開発したサンプルを脱イオン水で3分間リンスし、窒素ガスで乾燥させます。
次に、50ワットのRF電力で35 SCCMの酸素流を持つ遠隔酸素プラズマで5分間サンプルを処理します。最後に、試料を電子ビームエバポレーターに積み込み、50ナノメートルの銀を堆積させます。アセトンを持ち上げて接点を形成し、メタノール、水、窒素ガスでサンプルを洗浄して乾燥させます。
低温酸化亜鉛バッファー層の読み取りパターンは、当初、楕円の斑点を示し、3D島の成長モードを示す。摂氏700度以上でアニーリングすると、2D表面形態が生じる。後続のレイヤーは両方とも 2D モードで成長しました。
原子間力顕微鏡は、各層での二乗平均の粗さの小さな増加を示した。X線回折は、酸化亜鉛、窒化ガリウム、およびベリリウムマグネシウム酸化亜鉛の0002反射と一致する反射を示した。酸化ベリリウム酸化マグネシウム反射の広がりは、その層の薄さに起因していた。
ヘテロ構造の全効果測定は、温度の低下に伴うシートキャリア濃度の低下を示し、約13ケルビンの飽和度を有した。電子移動度は温度低下に伴って単調に増加した。293ケルビンおよび13ケルビンでの観察値は、文献値と一致していた。
これらの傾向は、ベリリウム酸化亜鉛亜鉛界面における2次元電子ガスの存在を示している。銀ベリリウム酸化亜鉛酸化亜鉛ダイオードの室温での電流密度電圧曲線は、0.25ボルトまでの加圧順電圧で指数関数的に上昇するゲート電流を示し、その後、直列抵抗を越えて電圧降下が明らかになった。曲線間の類似性は、サンプルのハイ・イン・ウェハ均一性を示した。
最も高い見かけショットキーバリア高さは、理想度係数1.22で観察された。この方法は、窒化ガリウムガリウムテンプレート上の酸化亜鉛の表面極性を正確に制御するために組合にとって重要であるため、極性制御の失敗は、二次元電子ガスのないヘテロ構造をもたらす。単一部位核形成中に全セクタ比を1.5以下に維持することで、単一部位ベースのヘテロ構造が亜鉛極性配向を有することを保証します。
この手順を試みている間、慎重にサンプル表面をきれいにする慎重にブリリウム酸化亜鉛酸化亜鉛の鋳型のテンプレート上の酸化亜鉛亜鉛の構造を成長させる前に、ヘテロ構造上のショットキー接点を製造する前に。この手順に従って、RTMやXPSのような他の方法を使用して、ナノスケールレベルでの単一サイトのシルバーインターフェイスの性質に関する洞察を得ることができます。我々は、酸化亜鉛銀界面における導電性酸化銀の形成が安定なショットキー接触をもたらすと仮定する。
したがって、このアプローチは、単一サイト上の高量安定したショットキー接触に向けて道を開きます。これは、H相光検出器や化学およびバイオセンサーを含むショットキー接触に依存するデバイスに影響を与えます。強い溶媒とベリリウム含有化合物は非常に危険なことができます忘れないでください。
この手順では、常に化学保護具、マスク、手袋を着用する必要があります。MB成長のためにサンプルをロードおよびアンロードするときは、ダストマスクを着用してください。しかし、MB系で蒸発したベリリウムの総量は数十マイクログラムであり、そのほとんどはベリリウム不良亜鉛ベリリウム酸化物の形でチャンバー壁に埋もれている。
