【外延论文】在 Ni–Pd-CNT 纳米合金掩模上生长无裂纹厚 α-Ga₂O₃ 薄膜

        由韩国全南大学的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing 发布了一篇名为 Crack-free thick α-Ga₂O₃ films grown on Ni–Pd-CNT nanoalloy masks（在 Ni–Pd-CNT 纳米合金掩模上生长无裂纹厚 α-Ga₂O₃ 薄膜）的文章。

摘要

        本文提出一种基于 Ni–Pd–CNT 的纳米合金掩模，可改善通过卤化物气相外延（HVPE）生长 α-Ga₂O₃ 外延层的晶体质量。传统在蓝宝石衬底上生长 α-Ga₂O₃ 异质外延层时，因晶格失配与热膨胀差异常导致高位错密度。为解决此问题，本研究采用无电镀与喷涂工艺，在 (0001) 取向 α-Ga₂O₃ 缓冲层上沉积 Ni–Pd–CNT 纳米合金层，随后进行 15 分钟 α-Ga₂O₃ 再生长。在测试的电镀时长（20、40 和 60 秒）中，40 秒条件下获得最厚的外延层（约 11 μm）、最低的蚀刻坑密度（约 4.8 × 10⁷ cm⁻²）以及不对称 (10–14) 反射的窄 X 射线衍射摇摆曲线。

        原子力显微镜和扫描电子显微镜分析证实，该条件下晶体表面均匀性提升且晶种倾斜度降低。所有样品在可见光区域均表现出高透光率（>80%）和约 5.13 eV 的直接带隙，表明其光学特性不受镍含量影响而保持稳定。这些结果表明，Ni–Pd–CNT 辅助的纳米外延侧向过生长（nano-ELOG）方法在保持宽带隙透明性的同时，有效降低了穿透位错密度。该方法为生产高质量 α-Ga₂O₃ 提供了低成本、可扩展的途径，在下一代电力电子器件和紫外光电设备领域具有巨大潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.110144