【外延论文】高品质 β-Ga₂O₃ 薄膜的低温自缓冲生长

        由山东大学、齐鲁工业大学、湘潭大学的研究团队在学术期刊 Applied Surface Science 发布了一篇名为 Low temperature self-buffered growth of high quality β-Ga₂O₃ thin films（高品质 β-Ga₂O₃ 薄膜的低温自缓冲生长）的文章。

摘要

        β-氧化镓（β-Ga₂O₃）作为一种超宽禁带半导体，正逐渐成为下一代高压电子器件和深紫外光电子器件的极具潜力的候选材料。然而，传统的外延生长通常需要较高的热预算来克服界面应变和化学势障碍，这会引发有害的杂质扩散和次生相形成，最终限制了器件级集成。本研究提出了一种自缓冲界面工程策略：具有强氧亲和力的 Zr⁴⁺ 离子通过界面富集效应，在 β-Ga₂O₃/AZO 界面自发形成富 Zr 的自缓冲层。自缓冲层内的梯度过渡结构显著缓解了 β-Ga₂O₃ 与 AZO 之间原有的约 3.6% 的晶格失配，同时减少了 β-Ga₂O₃/AZO 界面处的应变诱导缺陷。第一性原理计算证明了 Zr⁴⁺ 的界面稳定能力，其氧吸附能（−20.19 eV/atom）是 Ga³⁺（−10.49 eV/atom）的两倍，从而驱动了自发的界面富集。这些见解共同解释并支持了在无需刻意加热的情况下，β-Ga₂O₃ 在 AZO 衬底上进行局部相干生长的可行性。此外，优化后的 Cu₂O (2000 nm)/β-Ga₂O₃:1%Zr (30 nm)/AZO (500 nm)/玻璃异质结器件所展现的高整流比（3×10⁴）和低理想因子（1.6），进一步证明了 β-Ga₂O₃ 晶体质量的提升。这项研究不仅为宽禁带半导体低温异质外延提供了理论指导，还为下一代先进功率芯片和柔性光电子系统确立了一种通用策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2026.167823