【外延论文】利用金属有机化学气相沉积法在(001) Ga₂O₃ 衬底上以较高速率生长 β-Ga₂O₃ 薄膜

       由美国俄亥俄州立大学的研究团队在学术期刊 Journal of Vacuum Science & Technology A 发布了一篇名为 Metalorganic chemical vapor deposition epitaxy of β-Ga₂O₃ films on (001) Ga₂O₃ substrates with fast growth rates（利用金属有机化学气相沉积法在 (001) Ga₂O₃ 衬底上以较高速率生长 β-Ga₂O₃ 薄膜）的文章。

摘要

       本文研究了金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的（001）β-Ga₂O₃ 薄膜中的背景碳掺入和薄膜开裂问题。定量二次离子质谱分析表明，增加 O₂ 流量可显著降低碳浓度，这表明优化 VI/III 比和生长温度对于在 MOCVD 中实现（001） Ga₂O₃ 薄膜的低补偿和可控掺杂非常重要。研究成功实现了生长速率为 10 μm/h，薄膜厚度达 25 μm 的 (001) β-Ga₂O₃ 薄膜 MOCVD 生长。然而，薄膜开裂仍然是一个持续存在的挑战。通过调节三甲基镓（TMGa）流量或增加腔室压力来降低生长速率，可以有效抑制开裂，但会导致生长速率减慢。此外，较低的生长温度和较高的腔室压力有助于抑制表面重构，减少裂纹的形成。在 850°C、100 Torr 和 58  μ mol/min TMGa 下生长的缓冲层显著改善了漂移层的表面形貌。此外，此外，使用含 8% Al 且厚度约为 130 nm 的 AlGaO 缓冲层可降低裂纹密度。X 射线摇摆曲线分析证实，在 10  μ m/h 的生长速度下晶体质量很高，并且引入 AlGaO 缓冲层后没有观察到任何下降。这些优化的生长条件有效地提高了表面光滑度，并最大限度地减少了缺陷。这项工作的结果为在（001）Ga₂O₃ 基板上 MOCVD 外延 β-Ga₂O₃ 提供了基础见解，揭示了 MOCVD（001）β-Ga₂O₃ 薄膜在高功率电子器件技术中快速生长的机遇和挑战。

原文链接：

https://doi.org/10.1116/6.0004575