【外延论文】氢等离子体处理未掺杂 α-Ga₂O₃ 中形成浅施主态

        由俄罗斯国家研究型技术大学的研究团队在学术期刊 Journal of Alloys and Compounds 发布了一篇名为 Creation of Shallow Donor States in Hydrogen Plasma Exposed Undoped α-Ga₂O₃（氢等离子体处理未掺杂 α-Ga₂O₃ 中形成浅施主态）的文章。

摘要

        在蓝宝石上通过卤化物气相外延（HVPE）生长的初始半绝缘 α-Ga₂O₃ 经过氢等离子体处理后，会在其中形成浓度高达 10¹⁹ cm⁻³ 的浅施主。在 330 °C 下进行 0.5 小时的 H 等离子体处理会使 α-Ga₂O₃ 薄膜具有高导电性，浅施主归因于间隙氢。由于存在密度为 10¹⁸ cm⁻³ 的深受主，其光学电离阈值为 2 eV，且存在捕获电子的势垒，因此在高达 400 K 时仍存在持久光电容。这些中心被归因于含氢的 Ga 空位复合体。Ga₂O₃ 的最上层约 20 nm 存在高密度的受主，源于高能 H 离子造成的表面损伤。在 723 K 下退火会导致部分恢复初始性能，但薄膜仍保留约 10¹⁶ cm⁻³ 的浅施主和一些残余中心，导致持久导电性。深陷阱光谱显示在 E_c-0.24 eV、E_c-0.82 eV、E_c-1.2 eV 处存在电子陷阱，以及由于激活能为 0.2 eV 和 0.9 eV 的中心产生的类似空穴陷阱的信号。经过退火处理后的氧化镓在电子束感应电流测量中表现出低暗电流和高增益。文中讨论了利用高导电性的氢化薄膜在低温条件下制造欧姆接触以及利用经过氢处理和退火处理的薄膜用于高响应率的日盲光电探测器的应用前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180291