【国内论文】台湾高雄科技大学——NiO 掺杂的 Ga₂O₃ 宽带隙半导体薄膜的性质分析

        由台湾高雄科技大学的研究团队在学术期刊 Coatings 发布了一篇名为 Analyses of the Properties of the NiO-Doped Ga₂O₃ Wide-Bandgap Semiconductor Thin Films（NiO 掺杂的 Ga₂O₃ 宽带隙半导体薄膜的性质分析）的文章。

摘要

        该研究首先在 950 °C 下对 Ga₂O₃ 粉末预烧结 1 小时，然后制备 Ga₂O₃ 和 12 at% NiO 粉末的混合物以制备源靶材料。然后使用电子束 (e-beam) 系统将 NiO 掺杂的 Ga₂O₃ 薄膜沉积在 Si 衬底上。X 射线衍射 (XRD) 分析表明，在 950 °C 下预烧结的 Ga₂O₃ 表现出 β 相特征，沉积的 NiO 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜表现出非晶相。沉积 NiO 掺杂的 Ga₂O₃ 薄膜后，将其分为两部分。一部分直接进行各种分析，另一部分在 500 °C 空气中退火后进行分析。场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 用于处理表面观察，横截面观察主要用于测量 NiO 掺杂的 Ga₂O₃ 薄膜的厚度。使用紫外-可见光谱法通过分析透射光谱来计算带隙，而 Agilent B1500A 用于测量 I-V 特性。还进行了霍尔测量以评估两种 NiO 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜的迁移率、载流子浓度和电阻率。第一个创新是 500 °C 退火的 NiO 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜表现出更大的带隙和更好的导电性。手稿对观察到的带隙增加进行了解释。另一个重要的创新是 500 °C 退火的 NiO 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜显示出 4.402 eV 的高能带隙。第三个创新是进行了 Ga_2p3/2, Ga_2p1/2, Ga_3d, Ni_2p3/2 和 O_1s 峰的 X 射线光电子能谱 (XPS) 分析，以进一步研究 500 °C 退火的 NiO 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜导电性增强的原因。

图 1. 掺杂氧化镍的 Ga₂O₃ 薄膜示意图。

图 2. (a) 未退火和 (b) 500 °C 退火的掺杂 NiO 的 Ga₂O₃ 薄膜的表面形貌，以及 (c) 沉积的掺杂 NiO 的 Ga₂O₃ 薄膜的横截面图像。

DOI：

doi.org/10.3390/coatings14121615