【衬底论文】限边馈膜生长法生长 β-Ga₂O₃ 单晶时固液界面处的掺杂偏析

        由山东大学的研究团队在学术期刊 Crystal Growth & Design 发布了一篇名为 Dopant Segregation at the Solid–Liquid Interface in the Single Crystal Growth of β-Ga₂O₃ by an Edge-Defined Film-Fed Growth Method（限边馈膜生长法生长 β-Ga₂O₃ 单晶时固液界面处的掺杂偏析）的文章。

摘要

        由于偏析现象，通过限边馈膜生长法（EFG）生长的晶体横截面上的掺杂剂分布通常是不均匀的。掺杂剂的非均匀分布会降低半导体器件的成品率和性能。在这项工作中，发现固化顺序在界面的出现决定了掺杂浓度；因此，固液生长界面的形状对掺杂剂的分布具有重要影响。在低电子浓度下，界面通常是凸面的，导致掺杂剂离子向晶体横截面的中心聚集。相反，在高电子浓度下，界面通常是凹面的，导致横截面中的掺杂剂离子向边缘聚集。通过控制界面处的轴向温度梯度，有效地控制了界面的形状，并通过控制固液生长界面成功地生长了高均匀性 Sn 掺杂 2 英寸 β-Ga₂O₃ 单晶，具有高电子浓度。Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 单晶的电子浓度为 6.93 × 10¹⁸ cm^–3，偏差约为 15 %。此外，通过高分辨率 X 射线衍射表征了重掺杂 Sn 的 β-Ga₂O₃ 单晶的晶体质量，并通过 X 射线光电子能谱（XPS）测量了结合能和原子组成。因此，通过本研究中的固液生长界面优化技术，大大提高了 Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 单晶中的重掺杂浓度和分布均匀性。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.cgd.4c01343