【外延论文】脉冲激光沉积法生长欧姆 ITO/β-Ga₂O₃ 界面能带对齐的紫外光电子能谱研究

        由美国北得克萨斯州大学的研究团队在学术期刊 APL Materials 发布了一篇名为UV photoelectron spectroscopy of band alignment at ohmic ITO/β-Ga₂O₃ interfaces grown by pulsed laser deposition（脉冲激光沉积法生长欧姆 ITO/β-Ga₂O₃ 界面能带对齐的紫外光电子能谱研究）的文章。

摘要

        通过光学与紫外光电子能谱技术，研究了铟锡氧化物（ITO）欧姆接触与脉冲激光沉积外延 β-Ga₂O₃ 的能带对齐情况，以确定其带隙值、费米能级位置及功函数。结果表明，在沉积状态下存在 II 型异质结，其导带偏移量为 0.31 eV，有利于 ITO 接触层的电子注入；经 550 ℃ 氮气环境下 1 分钟退火处理后，该偏移量增至 0.45 eV。退火使 ITO 和 Ga₂O₃ 薄膜中费米能级与导带边缘的分离分别从 1.04 eV 和 0.74 eV 降至 0.6 eV 和 0.15 eV。对应的接触电阻率变化为从 1.5 × 10⁻¹ Ω cm² 降至 1.9 × 10⁻² Ω cm²。Ga₂O₃ 薄膜的X射线光电子能谱（XPS）揭示了 Ga-Ga 键与未配位氧的存在，表明 Ga 间隙原子与氧空位共存。尽管 Ga 间隙原子被认为是浅施主，但两种施主同时存在使得无法明确归因于本征 n 型导电性。XPS 还证实退火过程中 Ga 向 ITO 接触层扩散，这与测量到的费米能级与导带边缘间距减小及自由电子浓度增加现象一致。研究结果表明，形成混合缺陷 ITO/Ga₂O₃ 层对降低接触电阻、增强 ITO 与 β-Ga₂O₃ 接触的欧姆性至关重要。文中提出了欧姆 ITO/Ga₂O₃ 异质结的示意性能带图。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0301070