【外延论文】使用 N₂O 等离子体的低温等离子体增强原子层沉积（PEALD）制备 Ga₂O₃ 薄膜用于硅表面钝化

        由俄罗斯圣彼得堡国立电子科技大学的研究团队在学术期刊 Applied Surface Science 发布了一篇名为Low-temperature plasma-enhanced atomic layer deposition of Ga₂O₃ films using N₂O plasma for silicon surface passivation（使用 N₂O 等离子体的低温等离子体增强原子层沉积（PEALD）制备 Ga₂O₃ 薄膜用于硅表面钝化）的文章。

摘要

        本研究利用等离子增强原子层沉积（PE-ALD）在晶体硅表面沉积氧化镓（Ga₂O₃）薄膜，并采用一氧化二氮（N₂O）作为氧化剂实现表面钝化。沉积在低温 75°C 的直接等离子体配置下进行，实现了衬底的均匀覆膜。透射电子显微镜（TEM）横截面分析确认了 Ga₂O₃ 薄膜的非晶结构，并在衬底界面形成了薄的 SiO_x 层。扫描透射电子显微镜能谱（STEM-EDX）元素分布显示镓和氧均匀分布，同时存在少量氮和碳，归因于前驱体与等离子体的相互作用。光学测量表明 Ga₂O₃ 薄膜光学带隙为 4.52 eV，与文献中非晶 Ga₂O₃ 的数值一致。研究发现，随着等离子体功率增加，单循环生长速率由 0.41 Å/cycle 提高至 0.84 Å/cycle，但较高功率及延长的等离子体照射会因 Ga₂O₃/Si 界面损伤而降低钝化质量。在等离子体功率 10 W（22 mW/cm²）条件下，载流子有效寿命最高达到 443 μs，显示低损伤沉积条件下具有高效钝化效果。这些结果表明，基于 N₂O 的 PE-ALD Ga₂O₃ 薄膜具有作为宽禁带、低温硅太阳能电池钝化层的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.165092