【衬底论文】揭示氧化镓中的缺陷动力学：离子辐照与退火条件下的原位TEM观察

        由美国北卡罗莱纳州立大学的研究团队在学术期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 发布了一篇名为 Unveiling Defect Dynamics in Gallium Oxide: In-Situ TEM Insights under Ion Irradiation and Annealing（ 揭示氧化镓中的缺陷动力学：离子辐照与退火条件下的原位TEM观察）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）因其超宽带隙、高击穿场强以及对可见光和红外光的高透明性，而在电子领域中独具优势，尤其在严苛环境下的传感器应用中展现出巨大潜力。本研究通过离子辐照、退火及二者的综合作用，结合原位透射电子显微镜（TEM）观测，系统探究了 Ga₂O₃ 中缺陷的演化规律。本文考察了三片电子透明的 Ga₂O₃ 薄片（样品 A、B、C）在不同条件下的表现：样品 A 在室温下接受 Kr²⁺ 离子辐照，辐照剂量高达 15.4 dpa；样品 B 以 100 °C 为步进逐级升温退火至 500 °C；样品 C 在 500 °C 下同时进行退火与离子辐照。TEM 在整个实验过程中提供了精细且实时的表征，为缺陷动力学带来前所未有的洞见。研究结果表明，在辐照条件下会形成和扩展小黑色缺陷（SBD）、缺陷团簇以及密集位错网络。晶体结构在逐步升温过程中保持稳定，但温度与辐照的共同作用显著加速了缺陷的产生与演化。值得注意的是，在单纯辐照实验中观察到了从 β 相向 γ 相的相变。原位与非原位 TEM 的综合表征为 Ga₂O₃ 在极端条件下的行为提供了新颖而深刻的视角，对理解其物性具有重要意义。这些洞见为开发更具韧性的 Ga₂O₃ 电子器件奠定了基础，有望提升其在苛刻应用环境中的性能与可靠性。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.5c11500