【外延论文】优化 Ar:O₂ 通量比以增强玻璃基板上氧化镓薄膜及薄膜晶体管的生长性能

        由东莞理工学院的研究团队在学术期刊 Thin Solid Films 发布了一篇名为 Optimizing Ar:O₂ flux ratio for enhanced growth and performance of gallium oxide films on glass substrates and thin film transistors（优化 Ar:O₂ 通量比以增强玻璃基板上氧化镓薄膜及薄膜晶体管的生长性能）的文章。

摘要

        氧化镓（Ga₂O₃）是一种新兴半导体材料，具有4.8 eV的超宽带隙。然而，其薄膜的制备与性能优化仍面临挑战，尤其在成本效益和工艺简易性方面。本研究采用射频磁控溅射技术在非晶玻璃基板上沉积 Ga₂O₃ 薄膜，其卓越性能展现出替代高成本基板的潜力，同时深入考察了薄膜的结构、光学及光伏特性。初始生长的 Ga₂O₃ 薄膜呈非晶态，经 600℃ 空气退火后形成单斜晶结构。系统研究了 Ar:O₂ 流量比对薄膜性能的影响。在保持相同 Ar:O₂ 流量比条件下，将非晶态 Ga₂O₃ 薄膜退火至 500℃ 可实现带隙扩展，并显著提升紫外波段透射率。尽管单斜晶 Ga₂O₃ 与非晶 Ga₂O₃ 均可用于制造薄膜晶体管，但非晶 Ga₂O₃ 具有更优异的热稳定性且生长工艺要求更低。本研究采用氧化铟锌与非晶 Ga₂O₃ 组成的双层结构作为活性层，全面考察了薄膜晶体管的传输特性。实验结果表明，该类晶体管展现出卓越的电学特性：开关电流比高达约 10⁸，迁移率达 32.3 cm²/Vs，亚阈值摆幅为 0.38 V/dec。这些数据证实了 Ga₂O₃ 薄膜晶体管在平板显示器中的应用可行性。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.tsf.2025.140799