【国际论文】优化RF溅射参数以提高β-氧化镓薄膜的光电性能和电学性能

        近日，由印度KIIT大学的研究人员于2023 年 3 月 28 日在科学期刊《Springelink》 上发布了一篇名为Optimization of RF sputtering parameters for improving the optical and electrical properties of β-gallium oxide thin films（优化RF溅射参数以提高β-氧化镓薄膜的光电性能和电学性能）的论文文章。

内容摘要

        本研究通过基于Taguchi-Grey关联方法的沉积速率和表面粗糙度的优化参数，探究了利用射频溅射物理气相沉积法沉积的β-氧化镓薄膜，以提高其光电性能。选择了Taguchi L8 (2⁴)正交阵列DOE，基于等离子体功率(P)、工作压力(Pr)、靶材与衬底之间的距离(D)和沉积时间(T)的2个水平进行测试。通过Taguchi-Grey关联方法的分析，预测出最佳参数为“P1-D2-Pr2-T2”，其GRG值相比初始参数设置有很好的改进（0.0165）。进一步通过改变最佳参数的等离子体功率，验证了预测参数的可行性。分析结果表明，在沉积速率和表面粗糙度方面，75 W的等离子体功率表现更好，相比其他功率（100 W和50 W）更具优势。因此，进一步研究了在最佳参数下沉积的β-Ga₂O₃薄膜的光电性能。场发射扫描电子显微镜结果表明，薄膜生长均匀、致密、无缺陷。薄膜呈现出纳米晶结构，峰值位于2θ=38°，在（-311）平面取向。在可见光300-900 nm波长范围内，获得了最大透射率约为63％，从Tauc图得到的带隙能量为3.79 eV。薄膜的电阻率为1.067×10⁴ Ω cm。因此，所有结果表明，在优化参数下生长的薄膜可以增强其光电性能，并且在短波长下有应用于光电子器件的潜力。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s12034-023-02888-5