본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

MOCVD에 의한 Ti 금속 기판 위의 비정질 Ga₂O₃ 박막 형성과 다이오드 특성

Formation of amorphous Ga2O3 thin films on Ti metal substrates by MOCVD and characteristics of diodes

0

조회

0

다운로드

1

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류재료공학

초록

Ga₂O₃ 박막은 금속 유기 화학기상증착법을 사용하여 Ti 기판에 350~500°C 범위의 비교적 낮은 온도로 증착되었다. 낮은 온도를 선택하여 Ti 기판의 열적 변형과 Ga₂O₃ 박막에 미치는 영향을 최소화하였다. 500°C 이하에서 박막 형성시, 기판 표면에서 원자들의 확산에너지가 충분하지 못하여 박막 표면이 3차원 성장으로 인해 거칠어지는 경향을 보였다. 그러나 500°C에서 형성된 박막은 2차원 박막 형태로 형성되었으며 비교적 균일한 표면을 가지고 있음을 확인하였다. 모든 증착된 박막은 비정질 구조였다 . Ti 금속 기판 위에 형성된 Ga₂O₃ 박막 위에 금속 전극을 형성하여 수직 쇼트키 다이오드를 제작하였으며 , 제작된 다이오드의 전류-전압 (I-V) 및 캐패시턴스-전압 (C-V) 특성을 평가하였다. I-V 측정 결과, 대부분의 다이오드 소자에서 매우 높은 동작 전압을 나타냈으며, 비교적 균일한 표면을 갖는 500°C에서 성장한 샘플은 가장 낮은 동작 전압을 가짐을 확인할 수 있었다. 또한, C-V 측정 결과, 박막의 성장 온도가 높을수록 커패시턴스 값이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

Abstract

Ga₂O₃ thin films were deposited on Ti substrates using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) at temperatures ranging from 350 to 500°C. Lower deposition temperatures were chosen to minimize thermal deformation of the Ti substrate and its impact on the Ga₂O₃ film. Film surfaces tended to become rough at temperatures below 500°C due to three-dimensional growth, but the film formed at 500°C had the most uniform surface. All deposited films were amorphous in structure. Vertical Schottky diodes were fabricated and I-V and C-V measurements were performed. I-V measurements showed higher operating voltages compared to a typical SBD for films grown at different temperatures. The sample grown at 500°C, which had the most uniform surface, exhibited the lowest operating voltage. Higher growthtemperatures resulted in higher capacitance values according to C-V measurements

참고문헌 (21)

  1. M. Orita, "Deep-ultraviolet transparent conductive β-Ga2O3 thin films", Appl. Phys. Lett, 77, pp.4166~ (2000)
  2. M. Higashiwaki, "Development of gallium oxide power devices", Phys. Stat. Soli. (a), 211, pp.21~ (2014)
  3. M. Handwerg, "Temperature-dependent thermal conductivity in Mg-doped and undoped β-Ga2O3 bulk-crystals", Semicond. Sci. Technol, 30, pp.024006~ (2015)
  4. P. Jiang, "Three-dimensional anisotropic thermal conductivity tensor of single crystalline β-Ga2O3", Appl. Phys. Lett, 113, pp.232105~ (2018)
  5. D. Vaca, "Thermal conductivity of β-Ga2O3 thin films grown by molecular beam epitaxy", 2020 19th IEEE ITHERM Conference, pp.1011~ (2020)
  6. M. Higashiwaki, "β-Ga2O3 material properties, growth technologies, and devices : a review", AAPPS Bulletin, 32, pp.3~ (2022)
  7. H. Kim, "Control and understanding of metal contacts to β-Ga2O3 single crystals : a review", SN Appl. Sci, 4, pp.27~ (2021)
  8. M. Zhang, "β-Ga2O3-based power devices : A concise review", Crystals, 12, pp.406~ (2022)
  9. Sang-KwonLee, "Electrical Characterization of Titanium-Based Ohmic Contacts to 4H-Silicon Carbide for High-Power and High-Temperature Operation", Journal of the Korean Physical Society, 40(4), pp.572~576 (2002), 한국물리학회
  10. J. Lee, "Study of phase transition in MOCVD grown Ga2O3 from κ to β phase by ex situ and in situ annealing", Photonics, 8, pp.17~ (2021)
  11. J. H. Park, "MOCVD grown β-Ga2O3 metal-oxide-semiconductor field effect transistors on sapphire", Appl. Phys. Express, 12, pp.095503~ (2019)
  12. H. Lee, "Formation of high-quality heteroepitaxial β-Ga2O3 films by crystal phase transition", Cryst. Res. Technol, 56, pp.2000149~ (2021)
  13. 김소윤, "유기 금속 화학 증착법(MOCVD)으로 4H-SiC 기판에 성장한 Ga2O3 박막과 결정 상에 따른 특성", 한국결정성장학회지, 31(4), pp.149~153 (2021), 한국결정성장학회[DOI]
  14. I. Donmez, "Low temperature deposition of Ga2O3 thin films using trimethylgallium and oxygen plasma", J. Vac. Sci. Technol. A, 31, pp.01A110~ (2013)
  15. J. F. Moulder, "Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy: a reference book of standard spectra for identification and interpretation of XPS data" (1992), Perkin-Elmer, Physical Electronics Division
  16. S. Ghose, "Growth and characterization of β-Ga2O3 thin films by molecular beam epitaxy for deep-UV photodetectors", J. Appl. Phys, 122, pp.095302~ (2017)
  17. C. V. Ramana, "Chemical bonding, optical constants, and electrical resistivity of sputter-deposited gallium oxide thin films", J. Appl. Phys, 115, pp.043508~ (2014)
  18. S. K. Cheung, "Extraction of Schottky diode parameters from forward current-voltage characteristics", Appl. Phys. Lett, 49, pp.85~ (1986)
  19. S. Altindal, "The origin of anomalous peak and negative capacitance in the forward bias capacitance-voltage characteristics of Au", PVA, J. Appl. Phys, pp.2011, 109[DOI]
  20. B. Bati, "On the forward bias excess capacitance at intimate and MIS schottky barrier diodes with perfect or imperfect ohmic back contact", Phys, Scr, 61, pp.209~ (2000)
  21. J. Werner, "Origin of the excess capacitance at intimate schottky contacts", Phys. Rev. Lett, 60, pp.53~ (1988)

관련 논문AI추천

MOCVD에 의한 Si 기판 위의 Ga2O3 박막 저온 결정 성장과 전기적 특성양민, 김경화, 안남준, 안형수, 이정복한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2022 · 제32권 제2호Growth characterization of Ga2O3 thin films deposited on metal substrates by MOCVD and evaluation of electrical properties양민, 안형수, Dong Ho Lee, Jang Beom An, Ji Ye Lee, Kyoung Hwa Kim, Nam Jun Ahn, Seon Jin Mun청정에너지연구소 · Journal of Ceramic Processing Research2024 · 제25권 제3호Analysis of phase transitioned Ga2O3 thin films on Si substrates by post-annealingDong Ho Lee, Hyung Soo Ahn, Jang Beom An, Ji Ye Lee, Min Yang, Seon Jin Mun청정에너지연구소 · Journal of Ceramic Processing Research2025 · 제26권 제2호MOCVD 성장법을 이용한 Beta-Ga2O3 박막의 헤테로에피택시 성장 특성김명식, 문영부, 이기업, 이무성, 정정수, 조세아, 차안나, 하준석한국마이크로전자및패키징학회 · 마이크로전자 및 패키징학회지2024 · 제31권 제2호유기 금속 화학 증착법(MOCVD)으로 4H-SiC 기판에 성장한 Ga2O3 박막과 결정 상에 따른 특성양민, 김경화, 김소윤, 안형수, 이정복한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2021 · 제31권 제4호ε-Ga2O3 박막의 성장과 상전이를 이용한 고품질 β-Ga2O3 박막의 제조양민, 김경화, 김소윤, 안형수, 이정복, 이한솔한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2021 · 제31권 제1호

이 간행물의 다른 논문 (6건)