【外延论文】通过溶胶-凝胶旋涂法和快速热退火在 a 面蓝宝石上生长高品质 α-Ga₂O₃ 薄膜

        由韩国中央大学的研究团队在学术期刊 Surfaces and Interfaces 发布了一篇名为 Growth of a High-Quality α-Ga₂O₃ Thin Film on a-Plane Sapphire by Sol–Gel Spin Coating and Rapid Thermal Annealing（通过溶胶-凝胶旋涂法和快速热退火在 a 面蓝宝石上生长高品质 α-Ga₂O₃ 薄膜）的文章。

摘要

        α-Ga₂O₃ 因其具有最宽的能带隙（约 5.3 eV）和在氧化镓（Ga₂O₃）多晶型中较高的临界电场（约 9.5 MV/cm）而备受关注，被视为下一代功率半导体器件和深紫外光电子器件的关键材料。此外，α-Ga₂O₃ 具有高度对称的刚玉结构，这有利于在蓝宝石基底上定向生长薄膜，并与其他刚玉结构氧化物进行带隙工程。然而，高质量的 α-Ga₂O₃ 薄膜通常通过气相法生长，该方法需要昂贵的设备和严格的工艺控制，限制了其在大面积生产和大规模制造中的可扩展性。在本研究中，该团队采用低成本的溶胶-凝胶旋涂工艺，随后在氧气（O₂）气氛中进行快速热退火，在刚玉结构的 α 面蓝宝石（110）基底上制备了具有优选（110）取向的高质量 α-Ga₂O₃ 薄膜。该基底与 α-Ga₂O₃ 的平面内晶格失配较小。该团队研究了退火温度对薄膜相形成以及表面、光学和化学性能的影响，并在优化的退火温度 600 °C 下获得了相纯的 α-Ga₂O₃ 薄膜，该薄膜表现出均匀的表面形貌、在紫外-可见光区域的高光学透射率，以及在光致发光和 X 射线光电子能谱分析中微弱的缺陷相关特征。这些结果表明，通过简单、低成本的溶液处理方法，可以在 α 面蓝宝石上实现高质量、优选（110）取向的纯 α-Ga₂O₃ 薄膜，为 α-Ga₂O₃ 薄膜技术的工艺可扩展性和潜在成本降低提供了证据，并有助于降低 α-Ga₂O₃ 基器件商业化的门槛。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.surfin.2026.110280