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【国际论文】高温退火诱导 UID 和掺杂锡的 β-Ga₂O₃ 块状样品的电补偿： 镓空位-Sn 复合物的作用
日期：2025-03-13阅读：163
由法国索邦大学的研究团队在学术期刊 Journal of Applied Physics 发布了一篇名为 High-temperature annealing induced electrical compensation in UID and Sn doped β-Ga2O3 bulk samples: The role of VGa–Sn complexes （高温退火诱导 UID 和掺杂锡的 β-Ga2O3 块状样品的电补偿：VGa-Sn 复合物的作用）的文章。
摘要
通过电子顺磁共振（EPR）和光致发光光谱（PL）研究了高温氧气气氛下退火对无意掺杂（UID）和高掺杂（Sn）n 型 β-Ga2O3 块材的电学和缺陷性质的影响。EPR 分析显示，Sn 掺杂 β-Ga2O3 样品中的浅层施主浓度发生了有效的电学补偿，而 UID 样品仅有轻微变化。在 Sn 掺杂样品中，观察到与镓空位（VGa）相关的受主缺陷，它是电学补偿的原因。其自旋哈密顿量参数为电子自旋 S = 1/2，g 张量 g11 = 2.0423，g22 = 2.0160，g33 = 2.0024，且与两个等效的镓原子有超精细相互作用（A(69Ga) = 28 G）。为了确定其微观结构，进行了基于第一性原理的 EPR 参数计算和不同的镓空位–Sn 施主复合体的光致发光谱的计算，包括简单的最近邻对 VGa–SnGa。根据这些计算，将该 VGa 缺陷归因于带负电的分裂空位复合体 VGa1–Snib–VGa1。这个 VGa 缺陷与辐射诱导的 VGa 中心有所不同。
图 1. 在 900、1000、1100 和 1200 °C 下退火的 UID 样品的 SD 的 EPR 结果：(a) T = 4 K 时的 EPR 光谱显示，无论退火温度如何，线宽都保持在 50 G 左右；(b) 1100 °C 样品的线宽 ΔB 与温度的函数关系；(c) 生长样品和退火样品在 T = 60 K（红色）和 T = 4 K（蓝色）时的线宽；(d) 生长样品和退火样品在 T = 4 K 时的中性 SD 浓度。
图 2. 在 900、1000、1100 和 1200 °C 下退火的掺锡样品的 SD EPR 结果。(a) T = 4 K 时的 SD EPR 光谱与退火温度函数的比较；(b) T = 4 K 时的 SD 线宽与退火温度的函数关系；(c) 1200 °C 退火样品的 SD 线宽与温度的函数关系，并用单指数拟合；(d) （红色）通过对 EPR 光谱进行两次积分得到的 T = 4 K 时的 SD 浓度；对于 900、1000 和 1100 °C 退火样品，由于供体尚未定位，因此浓度以任意单位表示；（洋红色）1200 °C 退火样品的绝对自旋浓度（spin/cm3）。
DOI：
doi.org/10.1063/5.0249111
