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【会员论文】大连理工大学集成电路学院梁红伟团队以APL精选论文形式发表OVPE外延Ga₂O₃厚膜及缺陷形成机理重要论文
日期：2025-04-17阅读：35
近日，大连理工大学集成电路学院梁红伟教授课题组在 OVPE 外延 Ga2O3 厚膜及缺陷形成机理研究方向取得新进展，以OVPE外延方法在（010）面实现 10 μm 以上 Ga2O3 厚膜，并通过分析 Ga2O3 外延成核机制构建了位错线形成的三维模型，解释了具有角度和指向性位错线的形成机制。相关研究成果以 “The three dimensional model of extended defects in β-Ga2O3 homoepitaxial film” 为题发表于 Applied Physics Letter 并作为当期的Featured Article。
主要内容
目前，Ga2O3 存在厚膜外延难度大、外延层中具有角度和指向性位错线的形成机制不明的问题。针对上述问题，梁红伟教授课题组首先通过采用Oxide vapor phase epitaxy (OVPE)的方法在（010）面上实现 10 μm 以上 Ga2O3 厚膜。相较于其他方法，OVPE 方式具有生长速度快（≥10μm/h），成膜质量高并且设备成本低等优势。通过分析（010）面的外延形貌并构建缺陷形成的三维模型发现，从[100]方向观察到的与(001)平面成约 60 度角的位错线源于纳米管的 (100) 主面与准四面体区域的(11-1)平面之间的交线，具有1/2<1-12>、1/2<1-32>和<101>博格斯矢量方向的位错线是纳米空洞的（-201）和（101）短边面与（111）和（-111）面相交形成的。而锯齿形蚀刻坑的出现可以通过在各缺陷位置经过各向异性湿法蚀刻后暴露的两个侧面(111)或(1-11)面以及(100)面的中央核心来解释。
图1. (a)OVPE法外延 Ga2O3 厚膜AFM图；(b) Ga2O3 厚膜SEM图
图2. 具有指向性位错线形成的三维模型图
作者介绍
大连理工大学集成电路学院博士生王紫石为论文第一作者，张赫之副教授为论文通讯作者，梁红伟教授和香港科技大学黄文海教授为论文合作者。
张赫之,大连理工大学集成电路学院副教授。 2016 年在法国巴黎第十一大学(Université Paris-Sud)获得博士学位,师从法国科学院研究员 Maria Tchernycheva。 2016 年 8 月,加入瑞士联邦理工大学(EPFL),在Nicolas Grandjean 教授研究组从事博士后研究。 博士及博后期间长期从事第三代宽禁带半导体器件的研究。 研究领域包括:宽禁带/ 超宽禁带半导体材料与器件(Ⅲ-Nitride、 ZnO、Ga2O3 )、电力电子与光电器件等。
梁红伟，博士生导师，教授，大连理工大学微电子学院院长。现为中国电子学会核电子学与核探测技术分会会员、中国电子学会青年科学家俱乐部会员、中国半导体行业协会集成电路分会人才储备基地专家委员会特聘专家、第三代半导体产教融合发展论坛暨联盟人才发展委员会委员、大连市高端人才、大连市半导体行业协会副会长、大连市宽禁带半导体器件集成与系统重点实验室主任。主要研究方向为第三代半导体生物传感器、发光器件（紫外、蓝光、绿光及黄光LED）、电力电子器件（HEMT器件）及耐高温、耐辐照探测器件（粒子探测器件及X射线探测器）。
黄文海是香港科技大学电子及计算机工程副教授，专注超宽禁带半导体的基础和应用研究。黄教授于2004年在美国康奈尔大学取得电子工程及材料科学双学士学位，于2009年获美国加州大学圣塔芭芭拉分校电子工程博士学位，在第三代半导体GaN和第四代半导体 Ga2O3 的基础和应用研究中均积累了丰富的经验和成果，发表相关器件、材料与外延技术的学术论文90余篇，在学术会议或论坛上作邀请报告30余次，现担任Journal of Materials Research (Springer) 和IEEE Transactions on Electron Devices的编辑。
DOI：
doi.org/10.1063/5.0256203
