將β-Ga2O3與高導熱SiC襯底異質集成可以有效解決氧化鎵高功率電子器件的散熱問題。
近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所游天桂研究員、歐欣研究員和西安電子科技大學韓根全教授等人在Science China Materials發表研究論文，通過高溫親水性鍵合結合離子束剝離技術，將2英寸的高質量(201) β-Ga2O3單晶薄膜轉移到了4H-SiC襯底。
本文要點：
1) 為理解離子束剝離β-Ga2O3薄膜的物理機制，系統地研究了注氫β-Ga2O3表面起泡的演變過程及該過程中氣泡內部的壓力變化。
2) 採用有限元模擬預測合適的鍵合溫度，通過將β-Ga2O3和4H-SiC晶圓在96 °C的溫度下進行高溫親水性鍵合，有效降低了離子束剝離過程中異質界面上的熱應力，防止β-Ga2O3/4H-SiC鍵合對的解鍵合以實現薄膜的轉移。
3) X射線衍射結果表明，轉移的β-Ga2O3薄膜具有窄的衍射峰半高寬，為79.2 arcsec。
4) 對薄膜進行化學機械拋光後，獲得了極光滑的表面，均方根粗糙度僅0.1 nm。
採用高溫親水性鍵合結合離子束剝離技術製備的β-Ga2O3/4H-SiC異質集成材料將成為開發高性能β-Ga2O3功率器件提供實用平台。
文章信息
Shen Z., Xu W., Chen Y., et al. Wafer-scale single-crystalline β-Ga2O3 thin film on SiC substrate by ion-cutting technique with hydrophilic wafer bonding at elevated temperatures. Sci. China Mater. (2022).
https://doi.org/10.1007/s40843-022-2187-2
