【衬底论文】OFZ 法生长 Nb 掺杂 β-Ga₂O₃ 单晶中深能级缺陷的表征

        由英国布里斯托大学的研究团队在学术期刊 APL Materials 发布了一篇名为 Characterization of deep-level defects in OFZ grown Nb-doped β-Ga₂O₃ single crystals（OFZ 法生长 Nb 掺杂 β-Ga₂O₃ 单晶中深能级缺陷的表征）的文章。

摘要

        本研究探讨了铌（Nb）作为 β-Ga₂O₃ 衬底的n型掺杂剂，并考察了采用光学浮区（OFZ）技术生长单晶时可能形成的缺陷态。对掺杂 0.05 和 0.1 mol. % Nb 源的晶体进行了分析，X 射线衍射（XRD）结果确认了（100）晶相，且半高宽值（FWHM）分别为 150 和 170 弧秒。在 295 K 下进行的霍尔测量显示，0.05 和 0.1 mol.% Nb 源掺杂的自由电子浓度分别为 6.1 × 10¹⁷ 和 1.2 × 10¹⁸ cm⁻³。利用深能级瞬态光谱（DLTS）进行缺陷表征，揭示了材料中的深能级缺陷态。本研究首次采用 Laplace-DLTS 对钽掺杂 β-Ga₂O₃ 单晶进行了全面的缺陷分析。传统 DLTS 揭示了具有 0.69 eV 电子发射活化能的显著深能级陷阱 E2，而 Laplace-DLTS 在该 E2 发射信号中分辨出紧密排列的缺陷态，识别出三个不同的深能级：E2a（0.68 eV）、E2b（0.71 eV）和 E3（0.89 eV）。这些缺陷归因于源材料中的 Fe 和 Ti 杂质，其存在通过二次离子质谱（SIMS）在样品中得到确认。还识别出一个与表面相关的缺陷（E_s），其电子发射的活化能为 0.28 eV。这些发现强调了在改善熔融生长 β-Ga₂O₃ 的电学性能时，使用超高纯度源材料的必要性，因为源材料中意外引入的 Fe 可能导致掺杂补偿，从而影响衬底的电导率。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0261436