Кіріспе
Галлий (III) оксиді - формуласы Ga2O3 болатын органикалық емес қосылыс және өте кең жолақты жартылай өткізгіш. Ол қуат электроникасы, фосфорлар және газды сезуде белсенді зерттеледі. Қосылманың бірнеше полиморфтары бар, олардың ішінде моноклиникалық β фазасы ең тұрақты. β фазасының 4.74.9 ЭВ жолақтығы және үлкен ауданы, жергілікті субстраттар оны GaN және SiC негізделген қуатты электрониканың қосымшаларына және күн көзін жасыратын УФ фотодетекторларына үмітті бәсекелесе алады. Орторомбтық Ga2O3 - екінші ең тұрақты полиморф. фазасы жылу әсерінен жер асты допинг тығыздығының тұрақсыздығын көрсетті. Ga2O3 GaN және SiC-ге қарағанда жылу өткізгіштігі мен электронды жылжымалылығы төмендеуін көрсетеді, бірақ балқытудан өсірілетін жалғыз кең жолақты материал болғандықтан, шығынға тиімдірек болады деп болжанады. β Ga2O3 радиациялық қатты деп саналады, бұл оны әскери және ғарыш қолданбалары үшін уәде береді.
Дайындық
Галлий триоксиді гидратталған түрінде галлий тұзының қышқыл немесе негізді ерітіндісін бейтараптандыру арқылы тұнтылады. Сондай-ақ, ол галлийді ауада қыздыру немесе галлий нитратын 200 ~ 250 °C температурада термиялық ыдырау арқылы қалыптасады. Кристалдық Ga2O3 бес полиморфты түрінде болуы мүмкін, α, β, γ, δ және ε. Осы полиморфтардың β Ga2O3 стандартты температура мен қысым кезінде термодинамикалық жағынан ең тұрақты фаза болып табылады, ал α Ga2O3 жоғары қысымда ең тұрақты полиморф болып табылады. β Ga2O3 эпитаксиалды жұқа қабаттар сапфир, GaN, SiC және Si сияқты субстраттарға гетероэпитаксиалды, сондай-ақ гомоэпитаксиалды түрде орналасуы мүмкін. Мысалы, 190 °C және 550 °C температурадағы сапфирлі субстраттардағы АЛД көрсетілді. Жоғары сапалы β Ga2O3 пленкалары сондай-ақ MBE, HVPE және MOVPE сияқты әдістерді қолдана отырып өсірілді. HVPE жылдам өсу қарқынына байланысты вертикальді қуатты жартылай өткізгіш құрылғыларында артықшылыққа ие. β Ga2O3 эпитаксиалдық қабыршақтарда MOVPE арқылы өсірілгендер электронды қозғалыс деңгейі жоғары және арткы тасымалдаушы концентрациясы басқа жұқа қабыршақпен өсірілгендерге қарағанда төмен. β Ga2O3 көп мөлшерде субстраттар өндірілуі мүмкін, бұл осы материал жүйесінің басты артықшылықтарының бірі. Үлкен субстраттарды бірнеше бағытта және бірнеше әдіспен өндіруге болады. α Ga2O3 β Ga2O3 65 kbar және 1100 °C температурада қыздыру арқылы алынады. Оның корунд тәрізді құрылымы бар. Гидратты түрін 500 °C температурада тұндырылған және "жасылған" галлий гидроксидін ыдырау арқылы дайындауға болады. c жазықтықта (0001), m жазықтықта (100) немесе жазықтықта (110) сапфирлік субстраттарға орналастырылған α Ga2O3 эпитаксиалды жұқа қабаттары көрсетілді. γ Ga2O3 гидроксид гелін 400-500 °C жылдам қыздыру арқылы дайындалады. Бұл полиморфтың кристалды түрін тікелей галлий металлдан сольвотермалды синтез арқылы дайындауға болады. δ Ga2O3 Ga ((NO3) 3) 250 °C температурада қыздыру арқылы алынады. ε Ga2O3 δ Ga2O3 температурасын 550 °C-қа дейін қыздыру арқылы дайындалады.
Қолданбалар
Галлий (III) оксиді лазерлерде, фосфорларда пассивті компоненттер ретінде, сондай-ақ газ сенсорлары мен қуат транзисторлары үшін белсенді компоненттер ретінде қолданылуы зерттелді. β Ga2O3 MOSFET-тер жеке-жеке 27 ГГц fT және 5,4 MV/см орташа бұзылу өрісінің құндылықтарына қол жеткізді. Бұл өріс SiC немесе GaN-де мүмкін болатыннан артық. Сапфирдің үстіне салынған ε Ga2O3 жұқа қабаттары күн көзін жасыратын УФ-фотодетектор ретінде әлеуетті қолдануды көрсетеді.