【外延论文】分子束外延法在 α 面 β-Ga₂O₃ 上生长 α 面 BaTiO₃

        由美国康奈尔大学的研究团队在学术期刊 APL Materials 发布了一篇名为 Growth of a-plane BaTiO₃ on a-plane β-Ga₂O₃ by molecular-beam epitaxy（分子束外延法在 α 面 β-Ga₂O₃ 上生长 α 面 BaTiO₃）的文章。

摘要

        采用分子束外延技术，在衬底温度为 600 至 700 ℃ 的条件下，成功实现了单相 (100) BaTiO₃ 薄膜在 (100) β-Ga₂O₃ 衬底上的外延生长。原子力显微镜表征显示，47 nm 厚的 BaTiO₃ 薄膜呈现阶梯状形态，具有单位晶胞高度的 BaTiO₃ 台阶，表面均方根粗糙度为 0.26 nm。扫描透射电子显微镜（STEM）图像显示：在某些区域，β-Ga₂O₃ 衬底在过渡到 BaTiO₃ 时以 (100) A 面终止；而在其他区域则以 (100) B 面终止。(100) BaTiO₃ 薄膜完全松弛，由两种 a 轴域混合构成：a₁ 和 a₂。通过 X 射线衍射确定并经 STEM 验证的取向关系为：(100) BaTiO₃ || (100) β-Ga₂O₃和 [011] BaTiO₃||[010] β-Ga₂O₃。尽管平均线性晶格失配率达 3.8 %，仍实现了摇摆曲线半高全宽仅 28 arc sec 的 BaTiO₃ 薄膜。通过对以 a 轴 BaTiO₃ 作为氧化层、掺硅 β-Ga₂O₃ 作为半导体层的金属-氧化物-半导体电容器结构进行电容-电压测量，测得与 (100) β-Ga₂O₃ 外延集成后的 BaTiO₃ 介电常数 K₁₁ 为 670。我们预期这种高介电常数外延介质将有助于 β-Ga₂O₃基器件结构中的电场管理。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0302145