【国际论文】等离子体辅助分子束外延中In介导的金属交换催化作用下κ与β氧化镓及 (InₓGa₁₋ₓ)₂O₃ 的相选择性生长

        近期，由德国柏林研究协会的研究团队在学术期刊 APL Materials 发布了一篇名为Phase-selective growth of κ- vs β-Ga₂O₃ and  (In_xGa_1−x)₂O₃ by In-mediated metal exchange catalysis in plasma-assisted molecular beam epitaxy（等离子体辅助分子束外延中In介导的金属交换催化作用下 κ 与 β 氧化镓及 (In_xGa_1−x)₂O₃ 的相选择性生长）的文章。

摘要

        其大的本征极化使亚稳态 κ-Ga₂O₃ 多晶型体对多种应用具有吸引力，而 In 掺入 κ 和 β-Ga₂O₃ 允许我们工程化它们的低端带隙。在这项工作中，我们提供了实际指南，以使用等离子体辅助分子束外延 (MEXCAT-MBE) 中的 In 介导金属交换催化，生长单相 κ-、β-Ga₂O₃ 以及它们的  (In_xGa_1−x)₂O₃ 合金薄膜，分别高达 x = 0.14 和 x = 0.17。研究了衬底温度、氧化能力、生长速率和衬底选择对相形成和 In 掺入的影响。结果表明，无论衬底选择如何，κ 相可以在狭窄的沉积窗口内稳定存在：[(i) α-Al₂O₃ (0001)，(ii) 20 nm 的 (-201) β-Ga₂O₃ 在 α-Al₂O₃ (0001) 上，(iii) (-201) β-Ga₂O₃ 单晶]。较低的生长速率/金属通量以及高于 700 °C 的生长温度倾向于独立稳定 β 相。较低的生长温度和/或更富氧的沉积气氛允许增加两种多晶型中的 In 掺入量。最后，我们还证明了在至少 100 °C 高于传统非催化 MBE 可实现的温度下，在 α-Al₂O₃ (0001) 顶部生长 (-201) β-Ga₂O₃ 的可能性，为异质外延中的更好晶体质量开辟了道路。