【外延论文】使用 O₂/N₂ 混合气体，通过等离子体辅助分子束外延生长掺氮 (010) β-Ga₂O₃

        近期，由加利福尼亚大学的研究团队在学术期刊 Applied Physics Letters 发布了一篇名为 Growth of nitrogen-doped (010) β-Ga₂O₃ by plasma-assisted molecular beam epitaxy using an O₂/N₂ gas mixture（使用 O₂/N₂ 混合气体，通过等离子体辅助分子束外延生长掺氮 (010) β-Ga₂O₃ ）的文章。

摘要

        研究报告了通过使用 O₂ 和 N₂ 气体混合物产生生长等离子体，成功实现等离子体辅助分子束外延（PAMBE）生长的（010）β-Ga₂O₃ 薄膜的氮掺杂。氮掺杂浓度范围为 1.3 × 10¹⁸ 至 4.5 × 10¹⁹ cm⁻³。氮掺杂分布呈现顶部形状，具有明显的开启和关闭特征。研究发现，氮掺杂对表面形貌的影响微乎其微，且在较宽的生长窗口内，氮的掺入不受镓流量和生长温度的显著影响。掺入程度依赖于等离子体功率和总气体流量，这被归因于 N₂ 三重键与 O₂ 双重键的强度差异，使得 N₂ 在等离子源中更难被分解。随着等离子体功率从 140 W 增加到 230 W，氮掺入量增加了 1.6 倍；而随着总气体流量从 0.8 sccm 增加到 2.0 sccm，氮掺入量下降了 3.2 倍。通过表征锡和氮共同掺杂薄膜的有效载流子浓度，验证了氮的补偿效应。通过电容—电压（CV）测量，从氮掺杂的 n− 结型器件中提取出 2.1 V 的内建电压。该器件表现出整流特性，在 2.9 V 时电流密度为 100 A/cm²。该结在 β-Ga₂O₃ 基础电力器件的电场管理和静电工程中发挥着重要作用。总体而言，PAMBE 氮掺杂的可控性以及氮掺杂薄膜的特性表明，PAMBE 生长的氮掺杂层在电力器件中的应用前景广阔。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0250037