【外延论文】在多种外延条件下β-氧化镓中的自发供体缺陷和电压辅助空穴掺杂

        由南方科技大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Electronic Materials 发布了一篇名为 Spontaneous Donor Defects and Voltage-Assisted Hole Doping in Beta-Gallium Oxides under Multiple Epitaxy Conditions（在多种外延条件下β-氧化镓中的自发供体缺陷和电压辅助空穴掺杂）的文章。

摘要

        β相氧化镓 (β-Ga₂O₃) 容易自发形成施主缺陷，但在实现高质量 p 型掺杂方面面临巨大挑战，这主要是由于其极低的价带顶 (VBM)。在本研究中，团队利用第一性原理计算研究了通过三种典型技术生长的 β-Ga₂O₃ 中自发施主缺陷的起源：分子束外延 (MBE)、金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 和卤化物气相外延 (HVPE)。研究结果阐明，主要施主缺陷随生长技术而变化，具体而言，在非故意掺杂条件下，MBE 为 Ga_i³⁺，MOCVD 为 Hi⁺ 和 C_Ga⁺，HVPE 为 (2V_Ga+Ga_i+2V_O)⁺ 和 Cl_O⁺。采用理论上提出的电压辅助掺杂方法，通过计算证明，主要的自发施主可以显着减少，同时受主显着增加，导致 MOCVD、HVPE 和 MBE 方法的费米能级分别逐步降低到 VBM 以上 0.52、0.88 和 2.10 eV，并且在室温下无需使用外部掺杂剂即可分别达到 8.5 × 10¹⁷、8.7 × 10¹¹ 和 2.7 × 10^–9 cm^–3 的空穴浓度。通过引入 Mg 掺杂，进一步降低了 MBE 和 HVPE 实验的费米能级。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.4c01924