【外延论文】(002) κ-Ga₂O₃ 在 c 面蓝宝石衬底上的原子层外延生长

        由法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的研究团队在学术期刊 Chemistry of Materials 发布了一篇名为 Atomic Layer Epitaxy of (002) κ-Ga₂O₃ on c-Plane Sapphire（(002) κ-Ga₂O₃ 在 c 面蓝宝石衬底上的原子层外延生长）的文章。

摘要

        数十年来，原子层外延技术一直是生长 III-V 族和 II-VI 族半导体化合物外延薄膜的强大手段。然而，对于导电和半导体的二元氧化物薄膜而言，其多晶特性通常占主导地位，这极大地限制了其晶体和结构质量。本文通过原子层沉积技术，在 350 ℃ 条件下采用相对未被探索的三乙基镓与 O₃ 作为化学前驱体，成功在 c 面蓝宝石衬底上生长出具有亚纳米级表面粗糙度的 (002) 向的 κ-Ga₂O₃ 薄膜。厚度为 16 nm 的 κ-Ga₂O₃ 薄膜表现出由 (060) κ-Ga₂O₃ || (300) α-Al₂O₃ 和 (200) κ-Ga₂O₃ || (110) α-Al₂O₃ 所给出的平面内外延关系。通过同步辐射 X 射线近边吸收结构、X 射线线性二色性及透射电子显微镜技术，进一步证实了纯净外延 κ-Ga₂O₃ 相的存在。特别是，在 350 °C 生长出的 κ-Ga₂O₃ 薄膜的 (004) X 射线衍射峰，经摇摆曲线测量显示具有 0.1 ° 的显著半高全宽值，该值可与采用更复杂的化学和物理气相沉积技术生长的 κ-Ga₂O₃ 厚膜的典型最低值相媲美。通过光学透射光谱最终测得其带隙能量为 4.8 eV。这些发现表明，在原子层外延框架下，原子层沉积技术具有在相对较低温度下生长外延 Ga₂O₃ 薄膜的巨大潜力，有力挑战了传统的物理与化学气相沉积技术。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5c01915