【外延论文】基于 ECR-PEMOCVD 技术在金属铪衬底上生长 β-Ga₂O₃ 薄膜的低温生长特性与光电性能研究

        由大连理工大学的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing 发布了一篇名为 Low-temperature growth and photoelectric properties of β-Ga₂O₃ thin films on metallic Hf substrates by ECR-PEMOCVD（基于 ECR-PEMOCVD 技术在金属铪衬底上生长 β-Ga₂O₃ 薄膜的低温生长特性与光电性能研究）的文章。

摘要

        与传统蓝宝石衬底相比，金属铪（Hf）具有更优的晶格匹配与高热稳定性（熔点 >2000 °C），同时还能作为垂直功率器件的底电极。本文在金属Hf衬底上构建了 GaN_mO_n/GaN 复合缓冲层，用作 β-Ga₂O₃ 薄膜外延生长的成核模板，从而显著提升了其结晶质量。该结构通过先在 Hf 衬底上沉积 GaN 层，再对其表面进行氮氧等离子体处理（NOPT）实现。XRD 结果表明，复合缓冲层使 β-Ga₂O₃ (002) 衍射峰半高宽从 0.68° 降低至 0.45°；XPS 分析显示氧空位（V_O）浓度由9.8 %降至6.9 %。在氧含量 x = 0.75 的最佳 NOPT 条件下，成功获得了具有 (002) 择优取向的 β-Ga₂O₃ 薄膜，其 RMS 表面粗糙度为 3.99 nm，光学带隙为 4.81 eV。基于该薄膜制备的紫外光探测器在 254 nm 照射下表现出高光暗电流比（1 × 10³）和快速响应特性（上升/衰减时间分别为0.11 s/0.13 s）。研究实现了利用 ECR-PEMOCVD 技术在金属 Hf 衬底上低温生长 β-Ga₂O₃ 的可行性，为基于导电金属衬底的垂直 β-Ga₂O₃ 功率器件提供了一条有前景的技术路径。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.110173