【外延论文】通过退火调节原位 Ge 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜的可调电学和光电性能

        由西安邮电大学的研究团队在学术期刊 Materials Science and Engineering: B 发布了一篇名为 Tunable electrical and photoelectric properties of ex-situ Ge-doped Ga₂O₃ thin films by annealing（通过退火调节原位 Ge 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜的可调电学和光电性能）的文章。

摘要

        采用交替原子层沉积和电子束蒸发的方法，在 c 面蓝宝石基底上制备了具有双层夹心结构的异位掺锗 Ga₂O₃ 薄膜，随后在 600 – 900 °C 下进行快速热退火（RTA）。系统研究了退火温度对薄膜结构演变、化学状态和光电性能的影响。沉积态掺锗薄膜的暗电流为 4.45×10^-8 A，比未掺杂薄膜高出约四个数量级。经 600 °C 退火后，锗主要形成金属团簇，建立起渗透性导电网络，使暗态电导率提高了近五个数量级，并获得了最高响应率（131.01 A/W）。当退火温度达到 700 °C 或更高时，锗的氧化和挥发会破坏这一网络，同时引入严重的晶格损伤，导致电导率急剧下降。经 800 °C 退火的器件，尽管响应率较低，但由于暗电流极低，实现了最佳的光暗电流比和最快的衰减时间（0.05 s）。相比之下，900 °C 退火的器件表现出相对较高的响应率（18.74 A/W）和最高的比探测率（1.47×10¹³ Jones），这得益于结晶度的提高和残留锗的可能贡献。这些结果表明，异位掺锗 Ga₂O₃ 的光电性能不仅仅由替代掺杂决定，更可能由锗相关团簇、部分掺杂剂激活、缺陷演变和锗再分布之间热驱动的相互作用决定。这些发现为通过异位掺杂优化 Ga₂O₃ 基器件提供了重要指导。

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921510726004502