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【国际论文】O₂/Ga 比率对 MOVPE 生长的 β-Ga₂O₃ 薄膜形态稳定性的影响
日期：2024-11-05阅读：228
近期，由德国莱布尼茨晶体生长研究所（IKZ）的研究团队在学术期刊Applied Surface Science发布了一篇名为Influencing the morphological stability of MOVPE-grown β-Ga2O3 films by O2/Ga ratio（O2/Ga 比率对 MOVPE 生长的 β-Ga2O3 薄膜形态稳定性的影响）的文章。
摘要
采用原子力显微镜（AFM）研究了金属有机气相外延（MOVPE）生长的（1 0 0）β-Ga2O3薄膜的形态演变。特别是，当在高O2/Ga比率（O2/Ga = 1250）和超过350 nm厚度下生长时，这些薄膜表现出显著的形态不稳定性，包括阶跃弯曲和聚集，这些不稳定性显著增加了表面粗糙度。透射电子显微镜（TEM）测量显示，随着这些不稳定性的出现，生长表面上存在台阶流动和台阶聚集两种生长模式共存的形态转变。相比之下，在低O2/Ga比率（O2/Ga = 350）下的生长条件有效地抑制了弯曲和聚集不稳定性，从而产生具有优良电学性能的薄膜。这些观察结果通过Burton-Cabrera-Frank（BCF）理论和Bales-Zangwill（BZ）不稳定性（Gibbs-Thompson效应和Mullins-Sekerka不稳定性）进行解释，从而将理论模型与实验结果联系起来。
图 1. 薄膜生长前 (1 0 0) β-Ga2O3 衬底表面的原子力显微镜图像。可以观察一个从左到右、从上到下排列的直面阶梯。
图 2. AFM 图像显示了 MOVPE 法生长的 (1 0 0) β-Ga2O3 薄膜在 O2/Ga 比率为 1250 时不同厚度的形貌演变：(a) 300 nm、(b) 350 nm、(c) 400 nm 和 (d) 500 nm。
DOI：
doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.159966
