【外延论文】基于HCl的卤素气相外延法快速同质外延生长(011) β-Ga₂O₃

        由日本国家材料科学研究所的研究团队在学术期刊Science and Technology of Advanced Materials 发布了一篇名为 Rapid homoepitaxial growth of (011) β-Ga₂O₃ by HCl-based halide vapor phase epitaxy（基于 HCl 的卤素气相外延法快速同质外延生长(011) β-Ga₂O₃）的文章。

摘要

        本文使用基于 HCl 的卤化物气相外延（HVPE）技术，在 (011) β-Ga₂O₃ 衬底上实现了快速同质外延生长，其中 GaCl 通过金属 Ga 与 HCl 气体反应生成，并对所得外延层的性质进行了研究。随后将其与使用 Cl₂ 基 HVPE（GaCl 由 Ga 与 Cl₂ 生成）得到的外延层进行了对比。在 (011) 衬底上的生长速率约为 (001) 的 60%，达到约 14 μm/h，比此前 Cl₂ 基 HVPE 报道的生长速率高出 5–7 倍。尽管速率较高，但未观察到在 Cl₂ 基 HVPE 中有时会出现的多晶颗粒。原子力显微镜测试显示，样品表面在 100 × 100 μm² 区域内的 均方根粗糙度（RMS）为 6.5 nm。相较之下，Nomarski 显微镜观察到外延层中存在坑洞（在厚度 3.6 μm 时，直径约 10 μm），密度约为 3.7 × 10³ cm⁻²，这一现象在 Cl₂ 基 HVPE 中尚未有报道。截面透射电镜显示，这些坑洞底部 不存在晶体缺陷或夹杂物。X 射线衍射 2θ–ω 扫描和极图测量证实外延层为单晶，摇摆曲线（rocking curve）的 FWHM 与衬底相当或更小。二次离子质谱（SIMS）测得氯浓度为 1.7 × 10¹⁵ cm⁻³，显著低于 (001) 外延层中测得的 1.1 × 10¹⁶ cm⁻³。综上，尽管坑洞问题仍需进一步研究，HCl 基 HVPE 能够实现 低氯浓度的 (011) β-Ga₂O₃ 的高速生长，在用于厚漂移层的高性能功率器件中具有显著的 成本降低潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1080/14686996.2025.2585551