【外延论文】通过金属有机化学气相沉积实现 ε-Ga₂O₃ 的外延横向生长

        由中山大学的研究团队在学术期刊 The European Physical Journal Special Topics 发布了一篇名为 Epitaxial lateral overgrowth of ε-Ga₂O₃ by metal–organic chemical vapor deposition（通过金属有机化学气相沉积实现 ε-Ga₂O₃ 的外延横向生长）的文章。

摘要

        正交相 ε-Ga₂O₃ 是 Ga₂O₃ 家族中第二稳定的晶相，通常通过异质外延方式在六方晶系衬底上生长。然而，由于 ε-Ga₂O₃ 薄膜与衬底之间旋转对称性的失配，其异质外延过程会伴随旋转畴（rotation domains）的问题，从而导致薄膜中高密度的缺陷。本研究聚焦于通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）实现 ε-Ga₂O₃ 的外延横向生长（ELO）。通过对成核温度、掩膜周期及方向的研究，确定了 MOCVD 方式实现 ε-Ga₂O₃ ELO 生长的最优条件。研究发现，在 ε-Ga₂O₃ ELO 过程中，Ga 吸附原子的热扩散能力以及 ε-Ga₂O₃ 的各向异性生长速率起着重要作用。提高生长温度并缩短掩膜周期可以抑制不规则 ε-Ga₂O₃ 颗粒的成核，并提升晶体质量。此外，对不同 ELO 掩膜设计方案的比较表明，条状 ELO 掩膜有助于促进 ε-Ga₂O₃ 的准单畴生长。值得注意的是，在沿蓝宝石 ⟨11-20⟩ 方向的条状 ELO 窗口条件下，旋转畴问题得到了有效抑制，0°、+120° 和 −120° 方向畴的比例由 1.01:1:1 提高至 2.6:1:1。这一研究为优化 ε-Ga₂O₃ 外延工艺、提高材料质量以及推动其在光电子与功率电子器件中的应用奠定了重要基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-025-01485-3