【外延论文】通过 LI-MOCVD 在具有偏角的蓝宝石衬底上外延生长 (−201) β-Ga₂O₃ 时晶体质量提升的原因研究

        由斯洛伐克科学院电气工程研究所的研究团队在学术会议 2025 IEEE 15th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP) 发布了一篇名为 The Origin of Enhanced Crystal Quality of Heteroepitaxially Grown (-201) β-Ga₂O₃ on Off-cut Sapphire Substrate by LI-MOCVD（通过 LI-MOCVD 在具有偏角的蓝宝石衬底上外延生长 (−201) β-Ga₂O₃ 时晶体质量提升的原因研究）的文章。

摘要

        单斜晶系氧化镓（β-Ga₂O₃）是一种超宽禁带（UWBG）半导体材料，因其卓越的材料特性而受到广泛关注，非常适合用于多种器件应用，主要包括功率电子器件，同时也适用于气体传感器、紫外光电探测器以及非线性光学器件。为解决本征衬底成本高以及同质外延 β-Ga₂O₃ 器件过度自加热的问题，β-Ga₂O₃ 通常采用异质外延生长，例如在蓝宝石、碳化硅（SiC）、硅（Si）等衬底上生长。当外来衬底具有六方表面对称性时，β-Ga₂O₃ 薄层中可能形成旋转畴。已知这一现象会降低晶体质量并损害电学性能。为解决这一问题，本研究利用 LI-MOCVD 技术，研究了在倾斜 c 面蓝宝石衬底上生长 (-201) β-Ga₂O₃ 的过程。实验中采用了多个朝向 a 面的蓝宝石衬底倾斜角度（0°、4°、6°、8°、10°）进行探索。通过一系列分析手段对生长的薄层进行了全面的结构、电学及光学表征，包括 X 射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、范德堡与霍尔效应测量，以及室温光致发光光谱。研究发现，虽然旋转畴未能完全抑制，但衬底倾斜角对 β-Ga₂O₃ 晶体质量具有显著影响。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/NAP68437.2025.11216261