Name: plasma-assisted molecular beam epitaxy of n-polar inaln-barrier high-electron-mobility transistors
Uploaded: 2016-11-24T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors at JoVE.com

The authors thank Mr. Neil Green for assistance with sample preparation. This work was supported by the Office of Naval Research under funding from Dr. P. Maki. MTH was supported by a National Research Council Postdoctoral Fellowship.

1. efusão celular Ramp e Flux Calibração <ol><li> Confirmar N2 líquido está fluindo para os crio painéis e que a câmara de crescimento atingiu pressão base. </li><li> 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. </li><li> Abrir o obturador de cada célula para 30-60 segundos e, em seguida, fechar o obtu...

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	<li>Hughes, W. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+beam+epitaxy+growth+and+properties+of+GaN+films+on+GaN/SiC+substrates.">Molecular beam epitaxy growth and properties of GaN films on GaN/SiC substrates.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 13 (4), 1571-1577 (1995).</li><li>McSkimming, B. M., Wu, F., Huault, T., Chaix, C., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+assisted+molecular+beam+epitaxy+of+GaN+with+growth+rates+2.6+&#181;m/hr.">Plasma assisted molecular beam epitaxy of GaN with growth rates 2.6 &#181;m/hr.</a> J. Cryst. Growth. 386, 168-174 (2014).</li><li>Grandjean, N., Massies, J., Leroux, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitridation+of+sapphire.+Effect+on+the+optical+properties+of+GaN+epitaxial+overlayers.">Nitridation of sapphire. Effect on the optical properties of GaN epitaxial overlayers.</a> Appl. Phys. Lett. 69 (14), 2071-2073 (1996).</li><li>Corrion, A. L., Wu, F., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+regimes+during+homoepitaxial+growth+of+GaN+by+ammonia+molecular+beam+epitaxy.">Growth regimes during homoepitaxial growth of GaN by ammonia molecular beam epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 112 (5), 054903 (2012).</li><li>Mazumder, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atom+probe+analysis+of+AlN+interlayers+in+AlGaN/AlN/GaN+heterostructures.">Atom probe analysis of AlN interlayers in AlGaN/AlN/GaN heterostructures.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (11), 111603 (2013).</li><li>Feezell, D. F., Speck, J. S., DenBaars, S. P., Nakamura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semipolar+(2021)+InGaN/GaN+Light-Emitting+Diodes+for+High-Efficiency+Solid+State+Lighting.">Semipolar (2021) InGaN/GaN Light-Emitting Diodes for High-Efficiency Solid State Lighting.</a> J. Disp. Technol. 9 (4), (2013).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=True+Green+Semipolar+InGaN-Based+Laser+Diodes+Beyond+Critical+Thickness+Limits+Using+Limited+Area+Epitaxy.">True Green Semipolar InGaN-Based Laser Diodes Beyond Critical Thickness Limits Using Limited Area Epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 114 (18), 183101 (2013).</li><li>Wong, M. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=N-polar+GaN+epitaxy+and+high+electron+mobility+transistors.">N-polar GaN epitaxy and high electron mobility transistors.</a> Semicond. Sci. Technol. 28 (7), 074009 (2013).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charge+control+in+N-polar+InAlN+high-electron-mobility+transistors+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">Charge control in N-polar InAlN high-electron-mobility transistors grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 33 (6), 061207 (2015).</li><li>Piquette, E. C., Bridger, P. M., Beach, R. A., McGill, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+Buffer+Layer+and+III/V+Ratio+on+the+Surface+Morphology+of+GaN+Grown+by+MBE.">Effect of Buffer Layer and III/V Ratio on the Surface Morphology of GaN Grown by MBE.</a> Symposium G '-' GaN and Related Alloys. , (1998).</li><li>Tarsa, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homoepitaxial+growth+of+GaN+under+Ga-stable+and+N-stable+conditions+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">Homoepitaxial growth of GaN under Ga-stable and N-stable conditions by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> J. Appl. Phys. 82 (11), 5472-5479 (1997).</li><li>Kuzmik, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Power+electronics+on+InAlN/(In)GaN:+Prospect+for+a+record+performance.">Power electronics on InAlN/(In)GaN: Prospect for a record performance.</a> IEEE Electron Device Lett. 22 (11), 510-512 (2001).</li><li>Fern&#225;ndez-Garrido, S., Ga&#269;evi&#263;, &. #. 3. 8. 1. ;., Calleja, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comprehensive+diagram+to+grow+InAlN+alloys+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">A comprehensive diagram to grow InAlN alloys by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> Appl. Phys. Lett. 93 (19), 191907 (2008).</li><li>Katzer, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+beam+epitaxy+of+InAlN&#8725;GaN+heterostructures+for+high+electron+mobility+transistors.">Molecular beam epitaxy of InAlN&#8725;GaN heterostructures for high electron mobility transistors.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 23 (3), 1204-1208 (2005).</li><li>Kaun, S. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GaN-based+high-electron-mobility+transistor+structures+with+homogeneous+lattice-matched+InAlN+barriers+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">GaN-based high-electron-mobility transistor structures with homogeneous lattice-matched InAlN barriers grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> Semicond. Sci. Technol. 29 (4), 045011 (2014).</li><li>Hoke, W. E., Torabi, A., Mosca, J. J., Kennedy, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermodynamic+analysis+of+cation+incorporation+during+molecular+beam+epitaxy+of+nitride+films+using+metal-rich+growth+conditions.">Thermodynamic analysis of cation incorporation during molecular beam epitaxy of nitride films using metal-rich growth conditions.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 25 (3), 978-982 (2007).</li><li>Koblm&#252;ller, G., Reurings, F., Tuomisto, F., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+Ga/N+ratio+on+morphology,+vacancies,+and+electrical+transport+in+GaN+grown+by+molecular+beam+epitaxy+at+high+temperature.">Influence of Ga/N ratio on morphology, vacancies, and electrical transport in GaN grown by molecular beam epitaxy at high temperature.</a> Appl. Phys. Lett. 97 (19), 191915 (2010).</li><li>Zhou, L., Smith, D. J., McCartney, M. R., Katzer, D. S., Storm, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+vertical+honeycomb+structure+in+InAlN&#8725;GaN+heterostructures+due+to+lateral+phase+separation.">Observation of vertical honeycomb structure in InAlN&#8725;GaN heterostructures due to lateral phase separation.</a> Appl. Phys. Lett. 90 (8), 081917 (2007).</li><li>Ahmadi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elimination+of+columnar+microstructure+in+N-face+InAlN,+lattice-matched+to+GaN,+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+in+the+N-rich+regime.">Elimination of columnar microstructure in N-face InAlN, lattice-matched to GaN, grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy in the N-rich regime.</a> Appl. Phys. Lett. 104 (7), 072107 (2014).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+and+microstructural+stability+of+N-polar+InAlN+thin+films+grown+on+free-standing+GaN+substrates+by+molecular+beam+epitaxy.">Morphological and microstructural stability of N-polar InAlN thin films grown on free-standing GaN substrates by molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., A. 34 (2), 021512 (2016).</li><li>Hardy, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indium+incorporation+dynamics+in+N-polar+InAlN+thin+films+grown+by+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+on+freestanding+GaN+substrates.">Indium incorporation dynamics in N-polar InAlN thin films grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on freestanding GaN substrates.</a> J. Cryst. Growth. 245, (2015).</li><li>Leszczynski, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indium+incorporation+into+InGaN+and+InAlN+layers+grown+by+metalorganic+vapor+phase+epitaxy.">Indium incorporation into InGaN and InAlN layers grown by metalorganic vapor phase epitaxy.</a> J. Cryst. Growth. 318 (1), 496-499 (2011).</li><li>Storm, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrathin-barrier+AlN/GaN+heterostructures+grown+by+rf+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy+on+freestanding+GaN+substrates.">Ultrathin-barrier AlN/GaN heterostructures grown by rf plasma-assisted molecular beam epitaxy on freestanding GaN substrates.</a> J. Cryst. Growth. 380, 14-17 (2013).</li><li>Storm, D. F., Katzer, D. S., Meyer, D. J., Binari, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+incorporation+in+homoepitaxial+N-polar+GaN+grown+by+radio+frequency-plasma+assisted+molecular+beam+epitaxy:+Mitigation+and+modeling.">Oxygen incorporation in homoepitaxial N-polar GaN grown by radio frequency-plasma assisted molecular beam epitaxy: Mitigation and modeling.</a> J. Appl. Phys. 112 (1), 013507 (2012).</li><li>Storm, D. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+interfacial+oxygen+on+the+microstructure+of+MBE-grown+homoepitaxial+N-polar.">Effect of interfacial oxygen on the microstructure of MBE-grown homoepitaxial N-polar.</a> J. Cryst. Growth. 409, 14 (2014).</li><li>Meyer, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Electron+Velocity+Submicrometer+AlN/GaN+MOS-HEMTs+on+Freestanding+GaN+Substrates.">High Electron Velocity Submicrometer AlN/GaN MOS-HEMTs on Freestanding GaN Substrates.</a> IEEE Electron Device Lett. 34, 199 (2013).</li><li>Moseley, M., Billingsley, D., Henderson, W., Trybus, E., Doolittle, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transient+atomic+behavior+and+surface+kinetics+of+GaN.">Transient atomic behavior and surface kinetics of GaN.</a> J. Appl. Phys. 106 (1), 014905 (2009).</li><li>Koblm&#252;ller, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ga+Adlayer+Governed+Surface+Defect+Evolution+of+(0001)GaN+Films+Grown+by+Plasma-Assisted+Molecular+Beam+Epitaxy.">Ga Adlayer Governed Surface Defect Evolution of (0001)GaN Films Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 44 (28), L906-L908 (2005).</li><li>Poblenz, C., Waltereit, P., Speck, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniformity+and+control+of+surface+morphology+during+growth+of+GaN+by+molecular+beam+epitaxy.">Uniformity and control of surface morphology during growth of GaN by molecular beam epitaxy.</a> J. Vac. Sci. Technol., B. 23 (4), 1379-1385 (2005).</li></ol>

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 i...

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 1,2 (de plasma de RF N2 MBE -assisted:. PAMBE ou RFMBE) ou amônia (NH 3 -MBE) 3,4 crescimento MBE é caracterizada por temperaturas de crescimento mais baixas e mais nítida abruptness interfacial do que outras técnicas de crescimento epitaxial, como deposição de vapor químico metalorgânico 5 Um esquema é mostrado. na Figura 1. <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; <img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig1.jpg" /> Figura 1:.. Sistema MBE esquema esquemático, mostrando a câmara de bloqueio de carga, sistema de transferência, a estação de liberação de gases e crescimento <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> III-nitretos podem ser cultivadas em substratos que possuem uma variedade de orientações cristalinas. A orientação mais utilizada é a C -Plane Ga-polar, o que permite a formação de um gás de electrões bidimensional sem dopagem, utilizando a diferença de polarização entre a camada de barreira, tipicamente AlGaN, e canal de GaN. Vários não-polar e semi-polares orientações de GaN têm recebido atenção significativa para optoeletrônica devido a efeitos de polarização reduzidas nos poços quânticos, 6,7, que também faz com que essas orientações menos desejável para aplicação HEMTns. Dispositivos N-polares orientados são atraentes para a operação HEMT de alta frequência da próxima geração, devido a várias vantagens intrínsecas mais dispositivos Ga-polares convencionais. 8 A camada de barreira em dispositivos N-polares é cultivado por baixo do canal de GaN, como mostrado na Figura 2, resultando em uma barreira de volta natural que auxilia o controle eletrostática do canal e reduz os efeitos de canal curto, permitindo o acesso atual mais fácil para o canal de GaN e reduzir a resistência de contato. A barreira também pode ser controlada separadamente a partir do canal, de modo que, como a espessura do canal é dimensionada para baixo para dispositivos de alta frequência, o desenho de barreira pode ser modificado para compensar a carga de canal perdido para fixar nível de Fermi efeitos. <img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig2.jpg" /> Figura 2:. Camada epitaxial esquemática a estrutura da camada de (a) um HEMT N-polar e (b) um HEMT Ga-polar para comparIson. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54775/54775fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> HEMTs utilizado em alta velocidade, amplificadores de alta potência são normalmente cultivadas em substratos de SiC para tirar vantagem da alta condutividade térmica do SiC. Substratos de baixa densidade rosqueamento deslocamento independente GaN pode ser empregue para melhorar a mobilidade dos electrões, 9, melhorando assim o desempenho de alta frequência. Após o crescimento de uma camada de nitreto de alumínio a nucleação, um tampão de GaN espessura é cultivado para separar espacialmente as impurezas na interface recrescimento do canal HEMT e melhorar o isolamento eléctrico. Ao contrário de outros materiais III-V, GaN crescido por PAMBE tipicamente necessita de condições de crescimento com uma proporção grupo-III / V maior do que 1, isto é, condições ricos em metais, 10,11, a fim de alcançar uma morfologia de superfície lisa. Em x Al 1- x N é um altermaterial de barreira nativo para HEMTs III-nitreto, e recebeu recentemente uma atenção significativa porque pode ser cultivada treliça combinados para GaN para x ≈ 0,18 e pode gerar mais de duas vezes a carga de canal em relação ao barreiras AlGaN devido sua alta polarização espontânea. 12-15 Ao contrário barreiras AlGaN, Ga irá incorporar preferencialmente para In em camadas InAlN, 16, portanto, cuidados devem ser tomados para garantir que a superfície está livre de Ga excesso após o crescimento da camada buffer de GaN Ga-ricos e prévia para o crescimento InAlN. Controlo de GA na superfície pode ser conseguido por um fluxo suppling Ga ligeiramente menor do que o fluxo requerido para a formação de Ga-gota. No entanto, esta janela de crescimento é pequena, e insuficiente cobertura de superfície Ga fará com que a morfologia superficial de degradar em morfologia planalto / vala enquanto o excesso de fluxo Ga irá resultar na acumulação de Ga e a formação de gotículas macroscópica. 17 Reflexo de alta energia de difracção de electrões (RHEED) intens<html> dade pode ser usada para monitorizar a acumulação de Ga e de dessorção. Ga cobertura da superfície é indicada por uma redução na intensidade RHEED, e qualquer intervalo de tempo entre o fechamento Ga (e N *) persianas e o aumento inicial da intensidade RHEED indica acumulação de Ga, como mostrado na Figura 3. <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/54775/54775fig3.jpg" /> Figura 3: Monitorando a cobertura Ga com intensidade de sinal RHEED intensidade RHEED medido a partir padrão RHEED adquiridos ao abrigo de rotação usando aquisição desencadeada.. Ga fluxo insuficiente é indicado por um aumento imediato na intensidade depois de fechar os obturadores (não mostrado). cobertura Ga saturada / ideal é indicado por um atraso entre o fechamento do obturador e abrupta brilho RHEED e excesso de cobertura Ga em vista tanto como um atraso no brilho inicial RHEED, bem como um aumento da intensidade mais gradual, resultando em recuperação plena intensidade demorando mais do que 60 s.com / files / ftp_upload / 54775 54775fig3large.jpg &quot;target =&quot; / _ blank &quot;&gt; Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. A realização de alta qualidade InAlN por PAMBE é complicado pela presença de flutuações de composição laterais, resultando em uma microestrutura &quot;favo de mel&quot; que consiste dos domínios Al-ricas rodeadas por fronteiras Em ricas. 18 Eliminação da microestrutura é conseguido usando uma temperatura do substrato de cerca de 50 ° C acima do início da na dessorção, 15,19,20 ou cerca de 630 ° C durante InAlN N-polar. Neste regime de crescimento de alta temperatura, o in x Al x 1- composição N é uma forte função da temperatura do substrato, com temperaturas mais elevadas resultando em menor Na incorporação. O fluxo de Na pode ser aumentada para compensar Em perdida por evaporação, apesar de na prática, o máximo em fluxo é limitado por uma redução da eficiência de incorporação com o aumento no fluxo. 21 Para além de reduzir a temperatura do substrato ou do aumento no fluxo, aumentando a taxa de crescimento, também pode aumentar a composição No devido ao &quot;efeito em enterrar&quot;, onde recebida Al átomos armadilha em e impedi-lo de evaporação. 21,22 Superior as taxas de crescimento pode ser conseguido através do aumento do fluxo na e Al proporcionalmente. Para manter as condições de crescimento N-rico, o N * teria de ser aumentado, bem como, o que pode ser conseguido aumentando a potência de plasma de RF, aumentando a taxa de fluxo de N2, a melhoria da concepção da câmara de plasma, ou o aumento do orifício da placa de abertura densidade. camadas epitaxiais adicionais em HEMTs baseados em InAlN incluem GaN e AlN intercalares (ILS) e um canal de GaN. Um AlN IL inserido entre a barreira e o canal pode aumentar μ mobilidade assim como a folha do canal densidade de carga n s. O aumento da mobilidade é atribuído à redução da onda de electrões função de sobreposição com a InAlN barrier e subsequente espalhamento liga. 9 para assegurar o crescimento do AlN de IL-alta qualidade, um excesso de Ga de fluxo é fornecido durante o crescimento para actuar como um agente tensioactivo. Um GaN IL pode ser utilizado entre o AlN e IL barreira para melhorar ainda mais a mobilidade, reduzindo o custo do canal. O canal de GaN pode ser cultivada na mesma temperatura que a barreira InAlN, permitindo o crescimento contínuo da barreira embora ILS e canal. mobilidade aperfeiçoado foi obtido por meio da interrupção de crescimento após o AlN IL e aumentando a temperatura de crescimento, antes crescendo o canal de GaN. Neste caso, uma cobertura de superfície Ga de protecção tem de ser mantida durante a interrupção para evitar a degradação da mobilidade. O protocolo a seguir se aplica especificamente para HEMTs InAlN barreiras cultivadas em substratos de GaN N-polares. Ele pode ser directamente estendido para crescimento em substratos C-polar ou 4H- 6H-SiC, incluindo uma camada de nitreto de alumínio de 50 nm de espessura N-rico.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="749">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Freestanding N-polar GaN wafer</td>
			<td style="width:145px;">Kyma</td>
			<td style="width:128px;"></td>
			<td style="width:167px;">10 mm x 10 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">C-polar SiC wafer</td>
			<td style="width:145px;">Cree</td>
			<td style="width:128px;">W4TRE0R-L600</td>
			<td>3 inch diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Microelectronics grade acetone</td>
			<td style="width:145px;">Fischer Scientific</td>
			<td style="width:128px;">A18-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Microelectronics grade isoproponal</td>
			<td style="width:145px;">J.T. Baker</td>
			<td style="width:128px;">9079-05/JT9079-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Al source material (6N5 pure)</td>
			<td style="width:145px;">UMC</td>
			<td>ALR62060I</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">Ga source material (7N pure)</td>
			<td style="width:145px;">UMC</td>
			<td>GA701</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">In source material (7N pure)</td>
			<td style="width:145px;">UMC</td>
			<td>IN750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">ULSI N2 source gas (6N pure)</td>
			<td style="width:145px;">Matheson Tri-gas</td>
			<td>G2659906D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:309px;">PRO-75 MBE system</td>
			<td style="width:145px;">OmicronScientia</td>
			<td style="width:128px;"></td>
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</table>

plasma-assisted molecular beam epitaxy of n-polar inaln-barrier high-electron-mobility transistors

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.

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 mesm...

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Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy of N-polar InAlN-barrier High-electron-mobility Transistors

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.

assistido por plasma Molecular Beam Epitaxy de N-polar InAlN barreiras Transistores de alta electron-mobility

Plasma-assisted molecular beam epitaxy is well suited for the epitaxial growth of III-nitride thin films and heterostructures with smooth, abrupt ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet (VUV) Synchrotron Radiation

Molecular Beam Mass Spectrometry With Tunable Vacuum Ultraviolet VUV Synchrotron Radiation

Espectrometria de Massa Molecular Beam Com Tunable radiação ultravioleta de vácuo Síncrotron (VUV)

Tunable soft ionization coupled to mass spectroscopy is a powerful method to investigate isolated molecules, complexes and clusters and their spectroscopy ...

Engenharia

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Separação Espacial de Conformadores Moleculares e Clusters

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

Medição do feixe de raios X coerência ao longo de múltiplas direções Usando 2-D Checkerboard fase reticulada

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

Especiação e biodisponibilidade Medidas de plutônio ambiental utilizando Difusão em Filmes Finos

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Ohmic Contact Fabrication Using a Focused-ion Beam Technique and Electrical Characterization for Layer Semiconductor Nanostructures

Ohmic Contato Fabrication usando uma técnica Focused-ion Beam e caracterização elétrica para camada semicondutora Nanoestruturas

Layer semiconductors with easily processed two-dimensional (2D) structures exhibit indirect-to-direct bandgap transitions and superior transistor ...

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

Efeito da flexão no Características elétricas dos transistores de efeito de campo baseados em cristal flexível Orgânico Um único

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Focused Ion Beam Fabrication of LiPON-based Solid-state Lithium-ion Nanobatteries for In Situ Testing

Fabricação de feixe de íon focalizado de estado sólido baseados em LiPON de lítio-íon Nanobatteries para In Situ testes

Solid-state electrolytes are a promising replacement for current organic liquid electrolytes, enabling higher energy densities and improved safety of ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Fabricação de diodos de Schottky na Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure cultivadas por Epitaxia de feixe Molecular assistido por Plasma

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...

Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography with an Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscope

Litografia de feixe de elétrons do nanômetro do dígito com uma aberração corrigida digitalização microscópio eletrônico de transmissão

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by ...

Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

Preparing an Isotopically Pure 229Th Ion Beam for Studies of 229mTh

Preparando um feixe de íon 229th isotopicamente puro para estudos de 229mth

A methodology is described to generate an isotopically pure 229Th ion beam in the 2+ and 3+ charge states. This ion beam enables one to investigate the ...