【外延论文】退火气氛对等离子体增强原子层沉积生长的 Ga₂O₃/SiC 异质结带排列的影响

        近日，由复旦大学的研究团队在学术期刊 Materials Today Physics 发布了一篇名为 Impact of an annealing atmosphere on band-alignment of a plasma-enhanced atomic layer deposition-grown Ga₂O₃/SiC heterojunction（退火气氛对等离子体增强原子层沉积生长的 Ga₂O₃/SiC 异质结带排列的影响）的文章。

摘要

        氧化镓 (Ga₂O₃) 因其低成本和高临界击穿场等显著优势而备受关注。在这项研究中，原子层沉积被用于在具有高热导率的 SiC 衬底上沉积高质量的 Ga₂O₃。通过调节不同的后退火气氛，研究了 Ga₂O₃/SiC 异质结的能带排列。结果表明，Ga₂O₃ 的重结晶导致良好的晶体状态，这是由于高温退火后 Ga 和 O 原子的重新排列。同时，所有退火样品的粗糙度都增加了。X 射线光电子能谱分析表明，在氧气气氛中退火的样品中氧空位含量显着减少；这归因于氧原子取代了氧空位。相反，在无氧环境中氧空位增加。对于沉积的样品和在O₂、N₂ 和 Ar 气氛中退火的样品，价带和导带的能带偏移分别确定为 (-1.03 eV, 0.5 eV)、(-0.63 eV, 0.9 eV)、(-1.39 eV, 0.16 eV) 和 (-1.32 eV, 0.22 eV)。最后，利用第一性原理计算研究了不同比例的氧空位对 Ga₂O₃ 能带结构的影响。对异质结的计算证实，引入氧空位降低了界面处的势垒，促进了电子的移动。因此，这项研究为 Ga₂O₃/SiC 异质结器件的设计和应用提供了宝贵的见解。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2024.101593