【外延论文】采用 TMGa 作为前驱体的金属有机化学气相沉积法生长 (100) 面掺硅 β-Ga₂O₃ 薄膜的同质外延生长：生长温度与氧气流量影响研究

        由中山大学的研究团队在学术期刊 Semiconductor Science and Technology 发布了一篇名为Homoepitaxial growth of (100) Si-doped β-Ga₂O₃ films via MOCVD using TMGa: Effects of growth temperature and oxygen flow rate（采用TMGa作为前驱体的金属有机化学气相沉积法生长 (100) 面掺硅 β-Ga₂O₃ 薄膜的同质外延生长：生长温度与氧气流量影响研究）的文章。

摘要

        本研究采用金属有机化学气相沉积法（MOCVD），以三甲基镓（TMGa）为镓源，系统探究了（100）β-Ga₂O₃ 的同质外延生长行为。研究系统考察了生长温度与氧气流量对表面形貌及电学性能的影响：生长温度在控制镓原子扩散长度方面起关键作用，而较低的氧气流量同样能促进镓扩散。高温条件下出现阶梯簇聚现象，表现为周期性台阶结构与局部阶梯流动。随温度升高，台阶密度增加，原子阶梯逐渐融合，最终形成完全簇聚的阶梯形态。在 895 ℃ 时，通过优化氧气流量可获得原子级平整表面，均方根粗糙度达 0.71 nm。霍尔效应与二次离子质谱分析表明：较高生长温度和氧气流量可抑制碳杂质，从而提升电学性能。但过高温度会导致基板镁扩散抵消 n 型掺杂剂，过量氧气则诱导寄生颗粒形成，二者均会恶化电学特性。确定的最佳条件为 925 ℃ 与 5000 sccm 氧气流量，实现室温下 103 cm²/V·s 的迁移率及 1.17 × 10¹⁸ cm⁻³ 的电子浓度。成功制备出厚度为 4.8 μm 且具有优异传输性能的薄膜。本研究为采用 TMGa 作为前驱体的 (100) β-Ga₂O₃ 金属有机化学气相沉积生长过程提供了宝贵见解，成功实现了工艺优化与前驱体验证。

原文链接：

https://doi.org/10.1088/1361-6641/ae4d7d