【国内论文】北京工业大学---β-Ga₂O₃ 在 h-BN 上的生长模式：远程外延与范德华外延

        由北京工业大学的研究团队在学术期刊 Nano Research 发布了一篇名为 Growth modes of β-Ga₂O₃ on h-BN: Remote epitaxy and van der Waals epitaxy（β-Ga₂O₃ 在 h-BN 上的生长模式：远程外延与范德华外延）的文章。

摘要

        将单斜相氧化镓（β-Ga₂O₃）与二维（2D）六方氮化硼（h-BN）集成到异质结构中，对于实现高功率器件应用具有重要意义。二维材料辅助外延提供了一种简便的集成方法，用于制造 β-Ga₂O₃/h-BN 垂直异质结构。在这项工作中，β-Ga₂O₃ 薄膜分别在不同厚度的多晶和单晶 h-BN 层上沉积，研究了 β-Ga₂O₃ 薄膜在 h-BN 上的两种生长模式，即远程外延和范德华（vdW）外延。结果表明，无论 h-BN 的晶体质量如何，蓝宝石衬底的潜力可以穿透单层和双层 h-BN，从而获得 β-Ga₂O₃ 薄膜的远程外延。而 β-Ga₂O₃ 薄膜的范德华外延可在单晶 h-BN 衬底上实现。与传统的和远程外延生长在蓝宝石衬底上的 β-Ga₂O₃ 薄膜相比，单晶 h-BN 衬底上的范德华外延 β-Ga₂O₃ 薄膜具有更高的晶体质量。研究表明，二维材料辅助外延为 β-Ga₂O₃ 薄膜的异质集成提供了一种可行的方案。

图 1（a）不同层数的 h-BN 沿 c 蓝宝石 Z 轴间隔排列所形成的 Al-Ga 远程相互作用间隙示意图。（b）DFT 计算沿分离的 Al 终端 c 蓝宝石和 β-Ga₂O₃ 楔片的电子密度。（c）（b）中间隙区域内的电子密度放大图。通过不同相互作用间隙（相当于不同层数的 h-BN）的 Al 终端 c 蓝宝石的电荷密度分布：（d）无 h-BN 中间层，（e）单层 h-BN，（f）双层 h-BN，（g）三层 h-BN。

图 2 铜箔上通过 IBSD 生长的多晶 h-BN 的典型扫描电子显微镜（SEM）图像：（a）单层，（b）双层，（c）三层。（d）转移至蓝宝石衬底上的单层 h-BN 的原子力显微镜（AFM）图像。（e）多晶 h-BN 的 B 1s 和 N 1s 核心层的 X 射线光电子能谱（XPS）。（f）转移至蓝宝石衬底上不同层数的多晶 h-BN 的拉曼光谱。

DOI：

doi.org/10.26599/NR.2025.94907129