【国际论文】电子束辐照诱导的p型氧化镓在(001) β-Ga₂O₃衬底上的输运与复合行为

        由美国中佛罗里达大学的研究团队在学术期刊 Journal of Applied Physics 发布了一篇名为 Electron beam irradiation-induced transport and recombination in p-type gallium oxide grown on (001) β-Ga₂O₃ substrate（电子束辐照诱导的 p 型氧化镓在(001) β-Ga₂O₃ 衬底上的输运与复合行为）的文章。

        本研究对在（001）掺锡 β-Ga₂O₃ 导电衬底上同质外延生长的 300 nm 厚的 p 型 Ga₂O₃ 薄膜中的少数载流子扩散长度和载流子复合现象进行了探究。这项研究具有创新性，因为它首次在 p 型 Ga₂O₃/n 型 Ga₂O₃ 结构的顶层同时使用独立的电子束诱导电流和阴极发光技术进行了系统测量。此前的研究主要集中在异质外延结构或在相同材料的绝缘衬底上生长的氧化镓上。在本研究中，通过温度依赖的增量电子束辐照实验提取了与氧化镓中点缺陷相关的活化能，以深入了解缺陷分布及其对少数载流子传输和复合动力学的影响。

        本研究采用电子束诱导电流（EBIC）技术来表征在导电（001）锡掺杂衬底上生长的未掺杂同质外延 p 型氧化镓中的少数载流子电子扩散长度。测量在 25 至 120 °C 的温度范围内进行，电子辐照总时长达到 1200 s。结果揭示了两个趋势：随着温度升高，L 值持续下降；在长时间辐照下，L 值近乎线性增加。这两个观察到的趋势与先前发表的 p 型 Ga₂O₃ 的结果一致。本研究获得的活化能 ΔE_A,I = 68 meV，与在（010）铁掺杂衬底上同质外延生长的 p 型 Ga₂O₃（72 meV）相当。基于确定的 ΔE_A,I，计算得出与镓空位相关的受主浓度 N_A 为 1.15×10¹⁸ cm⁻³。

图 1 为在 450 K 下通过电容 - 电压（C-V）测量法测得的位于距表面 40 至 200 nm深度范围内的顶层 p 型外延层中的离子化受体密度。

图 2 为在 50°C 下对 p 型 Ga₂O₃ 外延层进行长时间电子束辐照时的 CL 光谱演变情况。初始光谱（黑色）对应于初始几乎为零的辐照时间。后续光谱每隔 480 s 采集一次，长达2400 s。

DOI：

doi.org/10.1063/5.0288118