【外延论文】利用STEM-EELS技术解析κ-Ga₂O₃异质结构中的成分与带隙解耦关系

        由挪威科学和工业研究基金会的研究团队在学术期刊 Ultramicroscopy 发布了一篇名为Decoupling composition and band gap in κ-Ga₂O₃ heterostructures via STEM-EELS（利用STEM-EELS技术解析 κ-Ga₂O₃ 异质结构中的成分与带隙解耦关系）的文章。

摘要

        在氧化物异质界面进行高分辨率带隙成像面临着探针离域、光谱贡献重叠以及应变与成分之间相互作用等挑战。在此，研究团队结合了单色化、探针校正的扫描透射电子显微镜（STEM–EELS）技术与低损耗电子能量损失光谱技术，并采用透明的 Python 工作流，对超薄 κ-Ga₂O₃ 多层膜中的局部带隙变化进行了定量分析。该带隙拟合流程能够从仅几纳米厚的层中可重复地提取带隙起始值。在生长于 ITO 上的异质结构中，发现带隙因应变而减小，解析出从 5.08 eV 到 4.28 eV 的约 10 nm 过渡，这一变化远超计算得到的非弹性离域长度，且无法用合金成分来解释。GPA 应变图和基于等离子的成分追踪结果证实，(Al_0.27Ga_0.73)₂O₃/(In_0.18Ga_0.82)₂O₃ 界面上的连续压应力场导致了能带隙的减小。相比之下，ZnO 模板多层结构则表现出松弛的界面、结构缺陷以及与成分相符的带隙。这些结果表明，基于物理原理的 VEELS 分析能够可靠地区分应变、成分和测量伪影，从而确立了 STEM–EELS 作为表征复杂氧化物异质结构纳米尺度电子结构的可靠工具。

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