Gallium Oxide Crystal Defects:イメージング技術を開発！
ontwikkeling van beeldtechnologie!
Entwicklung der Bildgebungstechnologie!
Development of Imaging Tech!
氧化鎵晶體缺陷：成像技術的發展！
～非破壊手法で欠陥を全数検出～
～結晶とパワーデバイスの高品質化を加速～
2022 年 12 月 8 日
ノベルクリスタルテクノロジー
ファインセラミックスセンター（JFCC）
兵庫県立大学「次世代のパワー半導体・β型酸化ガリウムの結晶欠陥イメージング技術」を開発した。
【概要】
β型酸化ガリウム（β-Ga2O3）
パワーデバイス次世代の高耐圧かつ省エネの電力変換・制御用半導体。
電力基幹や鉄道、自動車等様々な分野で期待されています。
β-Ga2O3結晶の格子欠陥：
現状、その原料のβ-Ga2O3結晶には、たくさんの格子欠陥が含まれます。
格子欠陥により、デバイス性能・信頼性は、材料の理論値よりも低下します。
「格子欠陥低減に向けての第一歩」は「欠陥を見る技術の確立」です。
「欠陥を見る技術」を確立：
「異常透過現象」を利用：
X線回折（注４）現象の一つである「異常透過現象」（注５）を、利用しました。
結晶内部の格子欠陥
非破壊で全数可視化
- レントゲンで人間の体を検査するように、
- β-Ga2O3結晶内部の様々な格子欠陥を、
- 短い測定時間且つ非破壊で、
「格子欠陥の全数可視化」に成功しました（図1）
結晶内欠陥の空間分布
欠陥種類に関する情報「結晶内の欠陥の空間分布や欠陥の種類に関する情報」を、精確に把握。
「結晶成長条件の最適化に的確なフィードバック」を提供します。
「β-Ga2O3パワーデバイスの普及」に向け、結晶高品質化を一層加速します。
https://www.novelcrystal.co.jp/2022/3916/
Gallium Oxide Crystal Defecten: ontwikkeling van beeldtechnologie!
– 100% detectie van defecten door niet-destructieve methode –
– Versnellen kwaliteitsverbetering van kristallen en power devices –
8 december 2022
nieuwe kristaltechnologie
Centrum voor Fijne Keramiek (JFCC)
Universiteit van Hyogo
We hebben een beeldvormingstechnologie voor kristaldefecten ontwikkeld voor vermogenshalfgeleiders van de volgende generatie en β-type galliumoxide.
【Overzicht】
β-type galliumoxide (β-Ga2O3)
macht apparaat
Energiebesparende hoogspanningshalfgeleiders van de volgende generatie voor stroomconversie en -regeling.
Het zal naar verwachting op verschillende gebieden worden gebruikt, zoals elektriciteitsnetten, spoorwegen en auto’s.
Roosterdefect in β-Ga2O3-kristal:
Momenteel bevat het grondstof β-Ga2O3-kristal veel roosterdefecten.
Roosterdefecten verlagen de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat dan de theoretische waarde van het materiaal.
“De eerste stap in de richting van het verminderen van roosterdefecten” is “het opzetten van technologie voor het waarnemen van defecten”.
Gevestigde “technologie om defecten te zien”:
Met behulp van “abnormaal transmissiefenomeen”:
We gebruikten het “abnormale transmissieverschijnsel” (noot 5), een van de röntgendiffractieverschijnselen (noot 4).
Roosterdefect in het kristal
Niet-destructieve, alles-in-één visualisatie
Zoals het menselijk lichaam onderzoeken met een röntgenfoto,
Verschillende roosterdefecten in het β-Ga2O3-kristal
Korte meettijd en niet-destructief
We zijn erin geslaagd “totale visualisatie van roosterdefecten” (fig. 1).
Ruimtelijke verdeling van defecten in het kristal
Informatie over soorten defecten
Nauwkeurig begrijpen “informatie over de ruimtelijke verdeling van defecten in het kristal en de soorten defecten”.
Wij bieden “nauwkeurige feedback voor optimalisatie van kristalgroeiomstandigheden”.
We zullen de verbetering van de kristalkwaliteit verder versnellen om β-Ga2O3-vermogensapparaten te verspreiden.
Galliumoxid-Kristalldefekte: Entwicklung der Bildgebungstechnologie!
– 100% Fehlererkennung durch zerstörungsfreie Methode –
– Beschleunigte Qualitätsverbesserung von Kristallen und Leistungsgeräten –
8. Dezember 2022
neuartige Kristalltechnologie
Zentrum für Feinkeramik (JFCC)
Universität von Hyogo
Wir haben eine Kristalldefekt-Bildgebungstechnologie für Leistungshalbleiter der nächsten Generation und Galliumoxid vom β-Typ entwickelt.
【Überblick】
Galliumoxid vom β-Typ (β-Ga2O3)
Leistungsgerät
Energiesparende Hochvolt-Halbleiter der nächsten Generation für Leistungsumwandlung und -steuerung.
Es wird erwartet, dass es in verschiedenen Bereichen wie Stromnetzen, Eisenbahnen und Automobilen eingesetzt wird.
Gitterfehler im β-Ga2O3-Kristall:
Derzeit enthält das Ausgangsmaterial β-Ga2O3-Kristalle viele Gitterfehler.
Gitterdefekte verringern die Geräteleistung und -zuverlässigkeit unter den theoretischen Wert des Materials.
„Der erste Schritt zur Verringerung von Gitterfehlern“ ist „die Etablierung einer Technologie zur Beobachtung von Fehlern“.
Etablierte „Technik, um Fehler zu sehen“:
Verwendung von “anormalem Übertragungsphänomen”:
Wir haben das “anomale Transmissionsphänomen” (Anmerkung 5) verwendet, das eines der Phänomene der Röntgenbeugung (Anmerkung 4) ist.
Gitterfehler im Inneren des Kristalls
Zerstörungsfreie All-in-One-Visualisierung
Wie die Untersuchung des menschlichen Körpers mit einem Röntgenbild,
Diverse Gitterfehler im Inneren des β-Ga2O3-Kristalls
Kurze Messzeit und zerstörungsfrei
Uns ist die „vollständige Visualisierung von Gitterfehlern“ gelungen (Abb. 1).
Räumliche Verteilung von Defekten im Kristall
Informationen zu Fehlerarten
“Informationen über die räumliche Verteilung von Defekten im Kristall und die Arten von Defekten” genau erfassen.
Wir bieten “genaues Feedback zur Optimierung der Kristallwachstumsbedingungen”.
Wir werden die Verbesserung der Kristallqualität weiter beschleunigen, um β-Ga2O3-Leistungsbauelemente zu verbreiten.
Observation of dislocations in thick β-Ga2O3 single-crystal substrates using Borrmann effect synchrotron x-ray topography:
APL Materials: Vol 10, No 5
ABSTRACT
We performed Borrmann effect x-ray topography (XRT)
to observe dislocations and other structural defects in a thick β-Ga2O3 (001) substrate.
The Borrmann effect was realized by working in a symmetrical Laue geometry (g = 020).
Anomalous transmission occurred under the exact Bragg condition,
producing a strong diffraction beam that allowed us to image defects across the entire thickness of the substrate.
The analysis clearly revealed
straight b-axis screw-type and curved dislocations and allowed assessing the corresponding behaviors.
Other structural defects,
including pipe-shaped voids and dislocation loops produced by mechanical damage, were also observed.
Finally,
we compared Borrmann effect transmission topography and conventional reflection topography
and explained the appearance of some characteristic defects in the two modes.
Our results show that Borrmann effect XRT is a powerful and effective technique
to study the spatial distribution and structural properties of defects in highly absorbing β-Ga2O3.