TRANG 5- Fig. 6. Components of a ca

TRANG 5- Fig. 6. Components of a carbon heater with a maximum temperature Ton" = 1350,chamber and operating at T",,,. (c). C (a), view of the heater built-up (b), and view of the heater installed in a PLAD
5-1- fabricate crystalline films at much lower temperatures than its
melting point or growth temperature. We have devised such
heaters for fabrication of high-temperature materials, One such
heater is shown in Fig, 6 and consists ofMo metal, lnconel alloy
and carbon heater. Thin carbon film is coated to make a heater-
tape having helical shape on a BN insulator body with a
cylindrical cap, and is shielded by overlaying with BN (Fig. 6a).
The heater temperature (Th) was monitored by a thermocouple
(Pt; 13% Pt-Rh) on the reverse side of the heater plate. The
maximum value of T; was about 1350 °C (Fig. 6c). The front
(out) side temperature of the heater plate T, was estimated to be
1100 °C, which is ",250°C less than the back side temperature
measured using a chromic thermometer and a thermocouple
attached to the surface. We take T, as the substrate temperature
Ts for convenience; the temperature measured using a chromic
temperature for the surface of a sapphire substrate was nearly
the same as Tr- The substrate is tightly mounted on the heater
plate using screws (Fig. 6b).
5-2- By using the high-temperature heater we were able to
fabricate hetero-epitaxial films of 3C-, 2H- and 4H-SiC on
sapphire-c [18,21,22], as verified by the reflection high energy
electron diffraction (RHEED) patterns of their films shown in
Fig. 7. Optimal PLAD conditions are E = 50 mJ/pulse,
F = 1.0 Jlcm2/pulse. A sintered 6H-SiC disk is used as the
target. At around Th = 1200 °C a polycrystalline film of SiC (i)
is fabricated (Fig. 7a), whereas below Th = 1150 °C non-
crystalline films grow. Epitaxial films of 3C-SiC (ii) grew at
around 1250°C (Fig. 7b) and hexagonal-type SiC at 1300-


1350 "C. To create epitaxial films of 2H-SiC (iii) and 4H-SiC
(iv) alone it was necessary to control the PLAD conditions
closely, in particular to change the repetition frequency from 2
to 5 Hz in addition to increasing Ts, (Fig. 7c and d).
Epitaxial films can also be prepared on Si substrates [19].
The junction of n-SiC epitaxial fihn/p-Si(l 1 I) substrate shows
a good pin diode characteristic with a large breakdown voltage
exceeding -300 V, as shown in the current-voltage (I-V) curve
in Fig. 8. Hetero-epitaxial films can therefore be fabricated even
for hexagonal SiC with its very high bulk-growth temperature
of ",2400°C using PLAD and the high-temperature heater
presently developed.
5-3- 2.3. Dual-target simultaneous PLAD and in situ
p-type doping

p- Type doping is difficul l for wide band gap semiconductors
such as SiC, GaN and ZnO with high melting or growth
temperatures of 1500-2700, 1700 and 1900 "C. Ion-implanta-
tion of Al or B is made into the SiC layer, giving rise to an
amorphous phase. Thermal annealing is therefore needed for
activation of the dopant by reconstructing the crystalline layers
at high-temperature of 1600-1700°C [15,17]. p-Doping of
GaN usually involves the CVD method, adding a metal-organic
compound (MO) of Mg to Ga-MO; creates unwanted
complexes with hydrogen atoms produced by MO-decomposi-
tion [23]. It is well known that the breakthrough for p-doping of
GaN was made by Akazaki and co-workers and Nakamura
6-1- TRANG 6-Fig. 7. RHEED patterns observed for SiC films fabricated on sapphire-c substrates at various PLAD conditions using a high-temperature heater and a 6H-SiC target.
(a) A polycrystalline film of 3C-SiC grown at the heater temperature Th = 1200 DC and epitaxial Ohm of (b) 3C-SiC, (c) 2H-SiC and (d) 4H-SiC fabricated at
Th = 1250. 1300 and 1350 DC, respectively (see text).
6-2- et aI., by applying further procedures of low energy electron-
beam irradiation to doped films [24,25] and sophisticated
thermal annealing [23,26-28], respectively. Those procedures
are still not easy, and in situ p-doping without post procedures is
desirable. Accordingly, we have developed a dual-target
simultaneous PLAD apparatus and in situ hole-doping
technique, together with fabrication techniques for high quality
epitaxial films of GaN [29,30].

This apparatus is shown in Fig. 9; it is equipped with two
target holders (I, 2 in Fig. 9) for SiC and dopant targets. Each
holder has a motor-driven target rotation mechanism for
homogeneous ablation, and an x-y micro-stage. We ablated two
targets using the 4th harmonic (266 nm) beams (1, 2 in Fig. 9)
from two ns-Nd:YAG lasers (Spectron LS-853 and LOTIS TII
LS-2135). The irradiation energy density (ftuence: F) can be
changed independently using lenses I and 2 in Fig. 9a. The
plume directions are adjusted using the x-y stages so that the
plumes just reach the centre of the substrate and produce a
homogeneously doped film. PLA parameters for the two targets
6-3- Fig. 8. Current-voltage (I-V) curve observed for a junction of n-SiC epitaxial
film/p-Si( t I I) substrate. The film is grown by PLAD using a high-temperature
heater with the maximum temperature of ~ 1300 DC. The junction shows a good
pIn diode characteristic with a large breakdown voltage exceeding -300 V.
6-4 were chosen such that the dopant concentration was about 2-
3%. Optimal conditions for Mg-doped GaN films are:
E == 50 mJ/pulse, F == 1.0 J1cm2/pulse and II' == 5 Hz for GaN
target, and E == 25 mJ/pulse, F == 1.0 J/cm2/pulse and Ir == II
2 Hz for Mg target. The doped films were fabricated on n-6J-T-
SiC (000 I) substrates in ammonia atmosphere at pressure
5 Pa and heater temperature Th = 750-800 "C. Similar condi-
tions were used for p-type doping of SiC except that deposition
- Fig. 9. Dual-target simultaneous PLAD apparatus equipped with two target
holders (-I. -2). (a) overall view and (b) inside view of the chamber. Each
holder has a motor-driven target rotation mechanism for homogeneous ablation.
and an x-y micro-stage. Two 4th harmonic (266 nm) lasers (- I. -2) are irradiated
on the two targets mounted on the holders. after focused via lenses I and 2.

7-1- Fig. 10. (a) I-V curves observed for junction (i) Mg-doped GaN film/n-ril-l SiCCO 0 0 I) substrate (denoted by filled circles) and junction (ii) non-doped GaN/n-6H-
SiC (open squares), and (b) RHEED pattern for the Mg-dopcd GaN film. The curve for (i) shows a diode nature characteristic of pIn junction whereas the curve for (ii)
a Schottky character. The streak RHEED pattern in b) verifies the growth of GaN epitaxial film with (000 l j-orienrarion.
7-2- took place in a vacuum (p "-'2 x 10-5 Pa) and at a high-
temperature of Th = "-' 1300 "C.
Success in in situ p-type doping was verified by measuring the
I-V curve for junction (i), Mg-doped GaN filmln-6H-
SiC(O 0 0 1) substrate. The curve shows a diode nature
characteristic of the p-n junction, as in Fig. lOa. Junction (ii),
non-doped GaN/n-SiC fabricated for reference, displays only
Schottky character and not diode character. Growth of GaN
epitaxial films is verified by RHEED, as shown in Fig. lOb.

We examined in situ p-doping for SiC films on n-SiC
(0001) substrates using several doping targets, including AI
metal and sintered disks of AI4C3 and B6Si. Only the film
fabricated using Al4C3 shows a diode-type I-V curve for the p-
n junction, as shown in Fig. 11. The reason is not clear, but
studies of the crystallinity suggest that the dopant is unstable
and decomposes unlike other dopant targets.
2.4. Pica-second PUD combined with high-T heater
Recently, high quality epitaxial films of diamond have been
fabricated on rare-metal (Ir and Pt) buffer layers on oxide
substrate (sapphire and MgO) by CVD at around 1000 °C
[31,32]. Unfortunately, these layers trend to crack during


Fig. II. I-V curves observed for junction (i) Al-doped p-type SiC film/n-6H-
SiC(O 0 0 I) substrate and junction (ii) nitrogen (Ni-doped n-type SiC/n-nH-
SiC. Curve for (i) shows a diode nature characteristic of p/n junction whereas
curve for (ii) almost a straight line due to ohmic contact, in consistent with an nl
n junction.

7-3- cooling from the deposition temperature to room temperature
because of the large difference in thermal expansion coefficient
between the three layers. Diamond growth by PLAD is also
reported using a graphite target and sapphire substrates in an
oxygen atmosphere, though the crystals seem isolated from
each other [33]. Fabrication of diamond-like carbon film is also
studied by PLAD using a fern to-second laser [34]. While
studying the epitaxial growth mechanism of hexagonal SiC we
found that a new type of crystalline diamond grows from SiC.
Detailed studies have been carried out, and the X-ray
diffraction (XRD) pattern observed for this film fabricated
on sapphire (000 1) is shown in Fig. 12a. It consists of two
XRD lines, due to the (1 1 1) and (222) planes of cubic
diamond, except for diffraction due to sapphire. This indicates
the growth of (1 1 1) oriented diamond film, which corresponds
to (000 1) orientation in hexagonal notation for convenience,
since the lattice unit of cubic diamond can be alternatively
represented using a hexagonal unit lattice by taking the
[000 I] axis (eh-axis) parallel to the cubic [I 1 I] axis. The
film was grown in vacuum and only by PLAD of 6H-SiC, using
the 4th harmonic of a pico-second laser, but not using a nano-
second laser or graphite target. Furthermore the window is very
narrow, about the following parameter values: the laser energy

Kết quả (Việt) 1:

TRANG 5-hình 6. Thành phần của một nóng cacbon với một nhiệt độ tối đa tấn "= 1350, Phòng và hoạt động ở T",,,. (c). C (a), cái nhìn của các nóng xây dựng lên (b), và cái nhìn của lò sưởi được cài đặt trong một PLAD5-1 - chế tạo các bộ phim tinh thể ở nhiều nhiệt độ thấp hơn của nó điểm nóng chảy hoặc nhiệt độ tăng trưởng. Chúng tôi đã nghĩ ra như vậy lò sưởi cho chế tạo của vật liệu nhiệt độ cao, một ví dụ nóng sẽ được hiển thị trong hình, 6 và bao gồm ofMo, lnconel kim và Bon nóng. Bộ phim mỏng cacbon bọc để thực hiện một nóng- băng có hình dạng xoắn trên một cơ thể chất cách điện BN với một cap hình trụ, và được bảo vệ bởi overlaying với BN (hình 6a). Nhiệt độ nóng (Th) đã được giám sát bởi một độ (Pt; 13% Pt-Rh) trên mặt trái của tấm nóng. Các tối đa giá trị của T; là khoảng 1350 ° C (hình 6 c). Phía trước (ra) bên các nhiệt độ của tấm nóng T, được ước tính là 1100 ° C, trong đó là ", 250° C ít hơn nhiệt độ mặt sau đo bằng cách sử dụng một nhiệt kế rôm và một độ gắn liền với bề mặt. Chúng tôi có T, như là nhiệt độ bề mặt TS để thuận tiện; nhiệt độ đo bằng cách sử dụng một rôm nhiệt độ bề mặt của một bề mặt sapphire gần giống như Tr-The bề mặt chặt chẽ gắn trên lò sưởi tấm bằng cách sử dụng đinh vít (hình 6b). 5-2-bằng cách sử dụng nhiệt độ cao nóng chúng tôi đã có thể Đặt ra bộ phim trải dị của 3 C-, 2 H - và 4H-SiC ngày Sapphire-c [18,21,22], như xác minh phản xạ năng lượng cao điện tử nhiễu xạ (RHEED) mô hình của bộ phim của họ Hiển thị trong Hình 7. Điều kiện PLAD tối ưu là E = 50 mJ/xung, F = Jlcm2/xung 1.0. Thiêu kết 6H-SiC đĩa được sử dụng như là các mục tiêu. Ở xung quanh thành phố Th = 1200 ° C một bộ phim polycrystalline của SiC (i) là chế tạo (hình 7a), trong khi dưới Th = 1150 ° C không tinh thể phim phát triển. Các bộ phim trải của 3C-SiC (ii) đã tăng trưởng ở khoảng 1250° C (hình 7b) và loại hình lục giác SiC tại 1300 - 1350 "C.. Để tạo ra trải phim 2H-SiC (iii) và 4H-SiC (iv) một mình nó là cần thiết để kiểm soát các điều kiện PLAD chặt chẽ, trong cụ thể để thay đổi tần số lặp lại từ 2 đến 5 Hz ngoài tăng Ts, (hình 7 c và d). Trải phim cũng có thể được chuẩn bị trên Si chất [19]. Giao lộ n-SiC trải fihn/p-Si(l 1 I) chất nền cho thấy một đặc tính diode pin tốt với một điện áp lớn Niu Di-lân vượt quá -300 V, như minh hoạ trong đường cong áp hiện tại (I-V) trong hình 8. Trải mục phim do đó có thể được chế tạo ngay cả cho lục giác SiC với nhiệt độ số lượng lớn, tốc độ tăng trưởng rất cao của nó của ", 2400° C bằng cách sử dụng PLAD và nóng nhiệt độ cao phát triển hiện nay. 5-3-2.3. Kép-mục tiêu đồng thời PLAD và tại chỗ kiểu p doping p - loại doping là k l cho dải rộng khoảng cách bán dẫn chẳng hạn như SiC, GaN và ZnO với nóng chảy cao hoặc tăng trưởng nhiệt độ của 1500-2700, 1700 và 1900 "C. Ion - implanta - tion của Al hoặc B được thực hiện vào SiC lớp, dẫn đến một giai đoạn vô định hình. Làm cho deo nhiệt do đó cần thiết cho kích hoạt của rộng bằng cách xây dựng lại các lớp tinh thể ở nhiệt độ cao 1600-1700° c [15,17]. p-Doping của GaN thường bao gồm các phương pháp CVD, thêm một kim loại-hữu cơ hợp chất (MO) của Mg để Ga-MO; tạo ra không mong muốn tổ hợp với các nguyên tử hydro được sản xuất bởi MO-decomposi - tion [23]. Nó cũng được biết rằng bước đột phá cho p doping của GaN được thực hiện bởi Akazaki và đồng nghiệp và Nakamura 6-1-TRANG 6-hình 7. RHEED mẫu quan sát cho SiC phim chế tạo trên sapphire-c chất tại điều kiện PLAD khác nhau bằng cách sử dụng một nóng nhiệt độ cao và mục tiêu 6H-SiC. (a) một bộ phim polycrystalline của 3C-SiC phát triển ở nhiệt độ nóng Th = 1200 DC và trải Ohm (b) 3C-SiC, (c) 2H-SiC và (d) 4H-SiC chế tạo tại Th = 1250. 1300 và 1350 DC, tương ứng (xem văn bản). 6-2-et aI., bằng cách áp dụng các thủ tục của năng lượng thấp điện tử - tiếp tục Chùm bức xạ để doped phim [24,25] và tinh vi nhiệt luyện kim [23,26-28], tương ứng. Những thủ tục là vẫn còn không dễ dàng, và tại chỗ p-doping mà không có thủ tục đăng bài là mong muốn. Theo đó, chúng tôi đã phát triển một kép-mục tiêu đồng thời PLAD bộ máy và tại chỗ lỗ doping kỹ thuật, cùng với kỹ thuật chế tạo chất lượng cao trải phim của GaN [29,30]. Bộ máy này được thể hiện trong hình 9; nó được trang bị với hai mục tiêu chủ sở hữu (I, 2 trong hình 9) cho mục tiêu SiC và rộng. Mỗi chủ sở hữu có một cơ chế quay động cơ thúc đẩy mục tiêu cho cắt bỏ đồng nhất, và một vi x-y-giai đoạn. Chúng tôi ablated hai mục tiêu bằng cách sử dụng dao 4 (266 nm) dầm (1, 2 trong hình 9) từ hai ns-Nd:YAG laser (Spectron LS-853 và LOTIS TII LS-2135). Mật độ năng lượng bức xạ (ftuence: F) có thể thay đổi một cách độc lập bằng cách sử dụng ống kính tôi và 2 trong hình 9a. Các chùm hướng được điều chỉnh bằng cách sử dụng các giai đoạn x-y để các chùm chỉ đến Trung tâm của bề mặt và sản xuất một phim homogeneously sườn. PLA tham số cho hai mục tiêu 6-3-hình 8. Đường cong áp hiện tại (I-V) quan sát cho một đường giao nhau của n-SiC trải phim/p-Si (t tôi tôi) bề mặt. Bộ phim được phát triển bởi PLAD bằng cách sử dụng một nhiệt độ cao nóng với nhiệt độ tối đa của ~ 1300 DC. Giao lộ cho thấy một tốt pIn diode đặc trưng với một điện áp lớn sự cố vượt quá -300 V.6-4 đã được chọn sao cho nồng độ rộng là khoảng 2- 3%. Các điều kiện tối ưu cho bộ phim Mg-doped GaN là: E == 50 mJ/xung, F == 1.0 J1cm2/xung và II' == 5 Hz cho GaN mục tiêu, và E == 25 mJ/xung, F == 1.0 J/cm2/xung và Ir == II 2 Hz cho mục tiêu Mg. Những bộ phim sườn đã được chế tạo trên n-6J-T - SiC (000 i) chất trong bầu không khí amoniac ở áp suất Nhiệt độ gia cố chèn giữ Pa và nóng 5 Th = 750-800 "tương tự như C. condi- tions đã được sử dụng cho kiểu p doping của SiC ngoại trừ đó lắng đọng -Hình 9. Kép-mục tiêu đồng thời PLAD bộ máy được trang bị với hai mục tiêu chủ sở hữu (-I. -2). (a) xem tổng thể xem và (b) bên trong của buồng. Mỗi chủ sở hữu có một cơ chế quay động cơ thúc đẩy mục tiêu để cắt bỏ đồng nhất. và một vi x-y-giai đoạn. Hai dao 4 (266 nm) laser (-I. -2) được chiếu xạ hai mục tiêu gắn trên các chủ sở hữu. sau khi tập trung thông qua ống kính tôi và 2. 7-1-hình 10. (a) tôi-V đường cong quan sát cho giao lộ (i) Mg-doped GaN phim/n-ril-l SiCCO 0 0 tôi) bề mặt (ký hiệu là đầy vòng tròn) và giao lộ (ii) không-doped GaN/n - 6 H- SiC (mở hình vuông), và (b) RHEED mô hình cho bộ phim Mg-dopcd GaN. Đường cong cho (i) cho thấy một diode tính chất đặc trưng của giao lộ mã pIn trong khi các đường cong cho (ii) một nhân vật Schottky. Các mô hình RHEED streak trong b) xác minh sự phát triển của GaN trải phim với (000 l j-orienrarion.7-2 - đã diễn ra trong chân không (p "- 2' x 10-5 Pa) và tại một trung - nhiệt độ của = "-' 1300" C. Thành công trong kiểu p tại chỗ doping đã được xác minh bằng cách đo lường các Tôi-V đường cong cho giao lộ (i), Mg-doped GaN filmln-6 H - SiC (O 0 0 1) bề mặt. Đường cong cho thấy một bản chất diode đặc tính của giao lộ p-n, như trong hình. lOa. Giao lộ (ii), Phòng Không doped GaN/n-SiC chế tạo để tham khảo, Hiển thị chỉ Schottky ký tự và không có nhân vật diode. Sự phát triển của GaN trải phim được xác minh bởi RHEED, như minh hoạ trong hình. lOb. Chúng tôi kiểm tra tại chỗ p-doping cho SiC phim về n-SiC chất nền (0001) bằng cách sử dụng một số mục tiêu doping, trong đó có AI kim loại và thiêu kết đĩa của AI4C3 và B6Si. Chỉ là bộ phim chế tạo bằng cách sử dụng Al4C3 cho thấy một đường cong tôi-V diode-kiểu p- giao lộ n, như được hiển thị trong hình 11. Lý do là không rõ ràng, nhưng nghiên cứu của crystallinity gợi ý rằng rộng là không ổn định và phân hủy không giống như các mục tiêu rộng khác. 2.4. pica giây PUD kết hợp với cao-T nóng Gần đây, chất lượng cao trải phim của viên kim cương đã chế tạo trên các kim loại hiếm (Ir và Pt) bộ đệm lớp trên ôxít bề mặt (sapphire và ôxít magiê) bởi CVD lúc khoảng 1000 ° C [31,32]. thật không may, các lớp xu hướng để crack trong thời gian Hình II. Đường cong tôi-V quan sát cho giao lộ (i) Al-doped p-loại SiC phim/n - 6H- SiC (O 0 0 tôi) chất nền và giao lộ (ii) nitơ (Ni-doped n-loại SiC/n-nH- SiC. Đường cong cho (i) cho thấy một diode tính chất đặc trưng của giao lộ p/n trong khi đường cong cho (ii) gần như là một đường thẳng do tiếp xúc ohmic, trong phù hợp với một nl giao lộ n. 7-3-làm mát từ nhiệt độ lắng đọng đến nhiệt độ phòng bởi vì sự khác biệt lớn trong hệ số mở rộng nhiệt giữa ba lớp. Kim cương tăng trưởng của PLAD là cũng báo cáo bằng cách sử dụng một mục tiêu than chì và sapphire chất nền trong một khí quyển oxy, mặc dù các tinh thể có vẻ cô lập từ nhau [33]. Sản xuất của bộ phim kim cương như cacbon là cũng nghiên cứu PLAD bằng cách sử dụng tia laser để thứ hai dương xỉ [34]. Thời gian nghiên cứu cơ chế trải tăng trưởng lục giác SiC chúng tôi tìm thấy một loại mới của tinh thể kim cương mọc từ SiC. Nghiên cứu chi tiết đã được thực hiện ra, và tia x nhiễu xạ (XRD) mô hình quan sát cho bộ phim này chế tạo trên sapphire (000 1) được hiển thị trong hình 12a. Nó bao gồm hai Dòng XRD, do (1 1 1) và (222) máy bay của khối kim cương, ngoại trừ các nhiễu xạ do sapphire. Điều này cho thấy sự phát triển của (1 1 1) theo định hướng kim cương phim, tương ứng (1 000) định hướng theo lục giác quan niệm để thuận tiện, kể từ khi các đơn vị lưới của khối kim cương có thể cách khác đại diện bằng cách sử dụng một lưới lục giác đơn vị bằng cách tham gia các [000 i] trục (eh-trục) song song với khối [tôi 1 tôi] trục. Các bộ phim được trồng trong chân không và chỉ bởi PLAD của 6H-SiC, bằng cách sử dụng Dao 4 của laser pico-thứ hai, nhưng không sử dụng một nano- mục tiêu thứ hai laser hoặc than chì. Hơn nữa cửa sổ là rất hẹp, về các giá trị tham số sau: năng lượng laser

Kết quả (Việt) 2:

TRANG 5 hình. 6. Các thành phần của một nóng carbon với một Tôn nhiệt độ tối đa "= 1350, thính phòng và hoạt động ở T" ,,,. (C). C (a), điểm của các máy xây dựng-up (b), và quan điểm của các máy được cài đặt trong một PLAD
5-1- chế tạo màng tinh thể ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với của
nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ tăng trưởng. Chúng tôi đã phát minh ra như
máy sưởi để chế tạo vật liệu nhiệt độ cao, Một trong những
nóng được thể hiện trong hình, bao gồm 6 và ofMo kim loại, hợp kim lnconel
và nóng carbon. Phim carbon mỏng được phủ để thực hiện một heater-
băng có hình dạng xoắn ốc trên cơ thể cách điện BN với một
nắp hình trụ, và được che chắn bởi bao phủ với BN (Hình 6a.).
Nhiệt độ nóng (Th) đã được giám sát bởi một cặp nhiệt điện
(Pt ; 13% Pt-Rh) ở mặt sau của tấm nóng. Các
giá trị tối đa của T; là khoảng 1350 ° C (Hình 6c.). Mặt trước
(ra) nhiệt độ bên của tấm nóng T, được ước tính là
1100 ° C, mà là ", 250 ° C ít hơn so với nhiệt độ bên lại
đo bằng nhiệt kế chromic và một cặp nhiệt
gắn vào bề mặt. Chúng tôi có T , khi nhiệt độ bề mặt
Ts để thuận tiện; nhiệt độ đo được sử dụng một chromic
nhiệt độ bề mặt của một chất nền sapphire là gần
giống như Tr- Các đế được gắn chặt vào lò sưởi
. tấm sử dụng vít (. Hình 6b)
5-2 - Bằng cách sử dụng máy sưởi nhiệt độ cao, chúng tôi đã có thể
chế tạo những bộ phim dị epitaxy của 3C-, 2H và 4H-SiC trên
sapphire-c [18,21,22], như xác nhận qua sự phản ánh năng lượng cao
nhiễu xạ electron (RHEED ) mô hình của bộ phim của họ thể hiện trong
hình. 7. Điều kiện tối ưu PLAD là E = 50 mJ / xung,
F = 1.0 Jlcm2 / xung. Một kết dính đĩa 6H-SiC được sử dụng như là các
mục tiêu. Vào khoảng Th = 1200 ° C một đa tinh thể phim của SiC (i)
được chế tạo (Hình 7a.), trong khi bên dưới Th = 1150 ° C phi
phim tinh phát triển. epitaxy phim của 3C-SiC (ii) tăng trưởng
khoảng 1250 ° C (Hình. 7b) và lục giác kiểu SiC tại 1300- 1350 "C. Để tạo ra bộ phim epitaxy 2H-SiC (iii) và 4H-SiC (iv) một mình nó là cần thiết để kiểm soát các điều kiện PLAD chặt chẽ, đặc biệt là để thay đổi tần số lặp lại từ 2 đến 5 Hz ngoài việc tăng Ts, (Hình 7c. và d). phim epitaxy cũng có thể được chuẩn bị trên đế Si [19]. Các đường giao nhau của n-SiC epitaxy fihn / p-Si (l 1 I) chất nền cho thấy một đặc tính pin diode tốt với một điện áp cố lớn vượt quá -300 V, như thể hiện trong hiện tại áp (IV) đường cong trong hình. 8. phim Hetero-epitaxy do đó có thể được chế tạo thậm chí cho lục giác SiC với bulk- rất cao Nhiệt độ tăng trưởng của ", 2400 ° C sử dụng PLAD và nóng nhiệt độ cao hiện nay phát triển. 5-3- 2.3. Dual-mục tiêu PLAD đồng thời và tại chỗ p-type doping p- Loại doping là l difficul cho chất bán dẫn khe hở rộng như SiC, GaN và ZnO với nhiệt độ nóng chảy cao hoặc tăng trưởng của nhiệt độ 1500-2700, 1700 và 1900 "C. ion implanta- sự của Al hoặc B được thực hiện vào các lớp SiC, tạo ra một giai đoạn vô định hình. Do đó ủ nhiệt là cần thiết cho sự hoạt hóa của dopant của xây dựng lại các lớp tinh thể ở nhiệt độ cao 1600-1700 ° C [15,17 .] p-Doping của GaN thường liên quan đến các phương pháp CVD, thêm một kim loại hữu cơ hợp chất (MO) của Mg đến Ga-MO; tạo ra không mong muốn hợp với các nguyên tử hydro được sản xuất bởi MO-phân hủy sự [23] Nó cũng được biết đến. rằng bước đột phá cho p-doping của GaN đã được thực hiện bởi Akazaki và đồng nghiệp và Nakamura 6-1- TRANG 6-Hình. 7. mẫu RHEED quan sát cho phim SiC chế tạo trên chất nền sapphire-c ở điều kiện PLAD khác nhau sử dụng một cao nhiệt độ nóng và một mục tiêu 6H-SiC. (a) Một bộ phim đa tinh thể của 3C-SiC phát triển ở nhiệt độ nóng Th = 1200 DC và epitaxy Ohm của (b) 3C-SiC, (c) 2H-SiC và (d) 4H -SiC chế tạo tại Th = 1250. 1300 và 1350 DC, tương ứng (xem văn bản). 6-2- et ai., bằng cách áp dụng thủ tục tiếp của năng lượng thấp electron tia chiếu xạ để phim pha tạp [24,25] và tinh vi ủ nhiệt [23,26-28], tương ứng. Những thủ tục vẫn không dễ dàng, và in situ p-doping mà không cần thủ tục bài là mong muốn. Theo đó, chúng tôi đã phát triển một dual-mục tiêu bộ máy PLAD đồng thời và tại chỗ lỗ doping kỹ thuật, cùng với kỹ thuật chế tạo chất lượng cao phim epitaxy của GaN [29,30]. Thiết bị này được thể hiện trong hình. 9; nó được trang bị hai người có mục tiêu (I, 2 trong hình. 9) cho SiC và dopant mục tiêu. Mỗi chủ sở hữu có một mục tiêu cơ chế xoay vòng bằng mô tơ cho ablation đồng nhất, và một xy vi sân khấu. Chúng tôi cắt bỏ hai mục tiêu bằng cách sử dụng 4 hòa (266 nm) dầm (1, 2 trong hình 9.) từ hai ns-Nd: YAG laser (Spectron LS-853 và Lotis TII LS-2135). Mật độ năng lượng chiếu xạ (ftuence: F) có thể được thay đổi độc lập sử dụng ống kính tôi và 2 trong hình. 9a. Các hướng chùm được điều chỉnh bằng cách sử dụng giai đoạn xy để các luồng chỉ đến được trung tâm của cơ chất và sản xuất một bộ phim đồng nhất pha tạp. Thông số PLA cho hai mục tiêu 6-3- hình. 8. hiện tại áp (IV) Đường cong quan sát cho một ngã ba của n-SiC epitaxy phim / p-Si (t II) chất nền. Bộ phim được phát triển bởi PLAD sử dụng một nhiệt độ cao nóng với nhiệt độ tối đa của ~ 1300 DC. Các đường giao nhau cho thấy một tốt đặc PIN diode với một điện áp cố lớn vượt quá -300 V. 6-4 đã được lựa chọn sao cho nồng độ dopant khoảng 2- 3%. Điều kiện tối ưu cho phim GaN Mg-pha tạp là: E == 50 mJ / xung, F == 1.0 J1cm2 / xung và II '== 5 Hz cho GaN mục tiêu, và E == 25 mJ / xung, F == 1,0 J / cm2 / xung và Ir == II 2 Hz cho Mg mục tiêu. Các bộ phim pha tạp được chế tạo trên n-6J-T- SiC (000 I) chất trong không khí amoniac ở áp suất 5 Pa và nhiệt độ nóng Th = 750-800 "C. điều kiện tương tự đã được sử dụng cho tions p-type doping của SiC trừ lắng đọng đó -. Hình 9. Dual-mục tiêu bộ máy PLAD đồng thời được trang bị với hai mục tiêu chủ (a) xem tổng thể và (b) bên trong xem của buồng Mỗi (-I -2.).. chủ sở hữu có một vòng quay động cơ mục tiêu định hướng . cơ chế cắt bỏ đồng nhất . và một xy vi-giai đoạn hai hòa (266 nm) laser 4 (- I. -2) được chiếu vào hai mục tiêu gắn trên người nắm giữ sau khi tập trung thông qua ống kính tôi và 2.. 7-1- vả. 10. (a) Các đường cong IV quan sát cho đường giao nhau (i) Mg-doped phim GaN / n-RIL-l SiCCO 0 0 I) chất nền (biểu thị bằng vòng tròn đầy) và đường giao nhau (ii) không pha tạp GaN / n- 6H- SiC (quảng trường mở), và (b) RHEED mô hình cho bộ phim GaN Mg-dopcd. Các đường cong cho (i) cho thấy một đặc tính tự nhiên của diode nối pin trong khi các đường cong cho (ii) một nhân vật Schottky. Các vệt RHEED mô hình trong b) xác nhận sự tăng trưởng của GaN phim epitaxy với (000 l j-orienrarion. 7-2- diễn ra trong chân không (p "-'2 x 10-5 Pa) và tại một cao nhiệt độ của Th = " - "1300" C. Thành công trong in situ p-type doping đã được xác nhận bằng cách đo các đường cong IV cho đường giao nhau (i), Mg-pha tạp GaN filmln-6H- (0 0 1 O) chất nền SiC. Các đường cong cho thấy một chất diode đặc trưng của đường giao nhau pn, như trong hình. Loa. Junction (ii), không pha tạp GaN / n-SiC chế tạo để tham khảo, chỉ hiển thị Schottky diode nhân vật và không nhân vật. Tăng trưởng của GaN phim epitaxy được xác minh bởi RHEED, như thể hiện trong hình. lob. Chúng tôi đã kiểm tra tại chỗ p-doping cho phim SiC trên n-SiC (0001) chất sử dụng một số chỉ tiêu doping, kể cả AI kim loại và đĩa thiêu kết AI4C3 và B6Si. Chỉ là bộ phim được chế tạo bằng cách sử dụng Al4C3 lãm một đường cong IV diode-type cho p- n ngã ba, như thể hiện trong hình. 11. Lý do là không rõ ràng, nhưng các nghiên cứu của các tinh thể cho thấy rằng các dopant là không ổn định và không giống như phân hủy các mục tiêu dopant khác. 2.4. Pica giây PUD kết hợp với cao-T nóng Gần đây, bộ phim epitaxy chất lượng cao của kim cương đã được chế tạo trên hiếm kim loại (Ir và Pt) lớp đệm trên oxit bề mặt (sapphire và MgO) bằng CVD ở khoảng 1000 ° C [31, 32]. Thật không may, những lớp xu hướng để crack trong hình. II. Đường cong IV quan sát cho đường giao nhau (i) Al-pha tạp loại p SiC phim / n-6H- SiC (O 0 0 I) và chất nền đường giao nhau (ii) nitơ (Ni-pha tạp loại n SiC / n-nH- SiC. đường cong cho (i) cho thấy một đặc tính tự nhiên của diode p / n ngã trong khi đường cong cho (ii) gần như một đường thẳng do tiếp xúc ohmic, trong phù hợp với một nl n ngã ba. 7-3- làm mát từ nhiệt độ lắng đọng để nhiệt độ phòng vì sự khác biệt lớn trong hệ số giãn nở nhiệt giữa ba lớp. tăng trưởng kim cương bởi PLAD cũng được báo cáo bằng cách sử dụng một mục tiêu than chì và các chất nền sapphire trong một bầu không khí oxy, mặc dù các tinh thể dường như bị cô lập từ mỗi khác [33] Chế tạo. diamond-like phim carbon cũng được nghiên cứu bởi PLAD sử dụng một laser dương xỉ to-thứ hai [34]. Trong khi nghiên cứu các cơ chế tăng trưởng epitaxy của lục giác SiC chúng ta thấy rằng một loại mới của viên kim cương tinh thể phát triển từ SiC. nghiên cứu chi tiết đã được tiến hành, và X ray nhiễu xạ (XRD) quan sát mô hình cho bộ phim này chế tạo trên sapphire (000 1) được thể hiện trong hình. 12a. Nó bao gồm hai dòng XRD, do (1 1 1) và (222) máy bay của khối kim cương, trừ nhiễu xạ do sapphire. Điều này cho thấy sự phát triển của (1 ​​1 1) theo định hướng phim kim cương, tương ứng với (000 1) định hướng trong ký hiệu hình lục giác cho thuận tiện, kể từ khi các đơn vị mạng của viên kim cương khối có thể có cách khác lễ bày cách sử dụng một đơn vị lưới lục giác bằng cách lấy [000 I ] trục (eh-axis) song song với khối [I 1 I] trục. Các bộ phim được trồng trong chân không và chỉ bằng PLAD của 6H-SiC, sử dụng hài hòa thứ 4 của một laser pico giây, nhưng không sử dụng một nano bằng laser hoặc than chì thứ hai mục tiêu. Hơn nữa cửa sổ là rất hẹp, về các giá trị tham số sau: năng lượng laser