Galliumoxid

Galliumoxid-Substrate und -Epi-Layer

Galliumoxid

Beta-Galliumoxid (β-Ga2O3) hat sich in den letzten zehn Jahren zu einem vielversprechenden Material für die Leistungselektronik der nächsten Generation entwickelt. Aufgrund der breiten Bandlücke und damit hohen Durchbruchfeldstärke, der einfachen n-Typ Dotierung und damit einer breit abstimmbaren Leitfähigkeitsind β-Ga2O3 basierte Bauelemente hervorragend geeignet für die Anwendung in der Leistungselektronik, Hochfrequenztechnologie / drahtlose Kommunikation und für Anwendungen im Weltraum. Darüber hinaus dürfte das Vermarktungspotential von β-Ga2O3 durch die Entwicklung kostengünstiger, hochwertiger Substrate mehr als wettbewerbsfähig sein.
Spezfikationen

Galliumoxid-Substrate

Ein Schlüsselelement für die Entwicklung von auf Galliumoxid basierenden Technologien ist die Verfügbarkeit von einkristallinen Substraten höchster Qualität.
Wir am IKZ haben dazu eine eigene Technologie für die Züchtung von Galliumoxid-Einkristallen ( β-Ga2O3) mit einem Durchmesser von 2 Zoll nach der Czochralski-Methode entwickelt. Die Kristalle können halbisolierend, halbleitend und hochleitend (entartete Halbleiter) sein. Während leitendes Material den Forschungsthemen am IKZ gewidmet ist, können halbisolierende Substrate (100), einschließlich Verschnitt, von unserem Partner CrysTec GmbH bezogen werden.
Spezfikationen

Galliumoxid-Epi-Layer

Parallel zu der Züchtung der Volumenkristalle, haben wir zudem Methoden für die Abscheidung von β-Ga2O3 Schichten mit geringer Defektdichte, hoher Elektronenmobilität und hoher Oberflächenqualität mittels MOVPE (Metallorganische Gasphasenepitaxie) entwickelt. Wir bieten diese Epitaxie-Schichten höchster Qualität in einem breiten Bereich verschiedener Schichtdicken und mit den angegebenen Dotierungskonzentrationen an. Unser Epitaxieverfahren ist kompatibel mit den kristallinen Orientierungen (100) 4°off und (010) und hat das Potential für die Heteroepitaxie auf Fremdsubstraten wie Si, SiC, GaN…. Ec. Homo- und heteroepitaktische Schichten können individuell angepasst werden entsprechend den angegebenen Spezifikationen (s. Datenblatt). Für diese oder weitere Spezifikationen über die angegebenen hinaus können Sie uns gerne direkt kontaktieren.
Spezfikationen

Kontakt
Dr. Maike Schröder

Dr. Maike Schröder

Tel. +49 30 6392 3008

  • Breite Bandlücke (4.5-4.9 eV)
  • Hohe kritische Feldstärke (8 MV/cm)
  • Substrate für Homoepitaxie kostengünstig verfügbar
  • Hohe thermische Stabilität

  • Detektoren und Sensoren
    Sicht- und Sonnenblinddetektoren, Kernstrahlungsdetektion, Gassensoren (z. B. Sauerstoff und Wasserstoff)
  • Hochleistungs-Hochfrequenzanwendungen
    Hochfrequenzverstärker für drahtlose Kommunikation
  • Hochleistungs-Bauelemente
    Leistungswandlung für das Stromnetz, Hochspannungs-Gleichstrom (HVDC) Übertragung in Elektrofahrzeugen
  • Vertikale Bauelemente
    Vertikale Dioden, Feld-Platte-Schottky-Diode, Trench-Schottky-Diode, MIS-Diode, vertikale FinFETs
  • Laterale Bauelemente
    MESFET, MOSET, MODFETs (mit einem zweidimensionalen Elektronengas (2DEG))

 

Ta-Shun Chou, Saud Bin Anooz, Andreas Popp, Walter Haeckl:
Method for growing a gallium oxide layer on a substrate and semiconductor wafer;
EP22194558

T.-S. Chou, P. Seyidov, S. Bin Anooz, R. Grüneberg, J. Rehm, T. T. V. Tran, A. Fiedler, Z. Galazka, M. Albrecht, A. Popp,
High-mobility 4 μm MOVPE-grown (100) β-Ga2O3 film by parasitic particles suppression;
Jpn. J. Appl. Phys. 2023, 62, SF1004 | DOI:10.35848/1347-4065/acb360

T.-S. Chou, P. Seyidov, S. Bin Anooz, R. Grüneberg, M. Pietsch, J. Rehm, T. T. V. Tran, K. Tetzner, Z. Galazka, M. Albrecht, K. Irmscher, A. Fiedler, A. Popp,
Suppression of particle formation by gas- phase pre-reactions in (100) MOVPE-grown β- Ga2O3 films for vertical device application;
Appl. Phys. Lett. 2023, 122, 052102 | DOI: 10.1063/5.0133589

M. Lee, T.-S. Chou, S. Bin Anooz, Z. Galazka, A. Popp, R. L. Peterson,
Exploiting the Nanostructural Anisotropy of beta-Ga2O3 to Demonstrate Giant Improvement in Titanium/Gold Ohmic Contacts;
ACS Nano 2022, 16, 11988 | DOI:10.1021/acsnano.2c01957

Spezifikationen

Das IKZ züchtet Galliumoxid-Volumenkristalle nach der Czochralski-Method, sowie homo- und heteroepitaktische Schichten durch metallorganische Gasphasenabscheidung (MOVPE).

Substrate: halbisolierende Substrate können über unseren Partner CrysTec GmbH bezogen werden [hier bestellen].

Epitaxieschichten: Das IKZ bietet homo- oder heteroepitaktische Galliumoxidschichten mit 5 × 5 oder 10 × 10 mm2, geringer Defektdichte, hoher Elektronenbeweglichkeit und guter Oberflächenqualität an. Detaillierte Spezifikationen finden Sie im Datenblatt. Sollten Sie Fragen oder spezielle Anforderungen haben, können Sie uns gerne kontaktieren.

Wir sind auch offen für gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Wenn Sie Fragen oder Wünsche haben, können Sie sich gerne an uns wenden.

 

Allgemeine Eigenschaften

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MERKMAL

SPEZIFIKATION

Dichte5.95 [g/cm³]
Bandlücke4.5 - 4.8 [eV]
Thermische Leitfähigkeit0.1 - 0.3 [W/cmK]
Widerstanddotierungsabhängig
Dielektrische Konstante10
Durchbruchfeldstärke8 [MV/cm]

 

Substrat-Eigenschaften

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MERKMAL

SPEZIFIKATION

DotierstoffMg (halbisolierend)
Dotierungsgrad-
Orientierung(100)-Cz
Fehlorientierung
Dicke0.5 mm
Abmessungen5x5 mm2, 10x10 mm2

 

Epi-Layer-Eigenschafen

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MERKMAL

SPEZIFIKATION

DotierstoffSi (n-type)
Dotierungsgrad5x1016 - 2x1019 cm-3
Dicke4 nm - 4 μm