【国际论文】Ga₂O₃ 薄膜的射频磁控溅射：分析氧气流速对化学计量、结构、光学特性和能带排列的影响

        近期，由印度梅加拉亚国立技术学院等组成的研究团队在科学期刊《Materials Science in Semiconductor Processing》中发表了一篇名为RF magnetron sputtering of Ga₂O₃ thin films: Analysis of oxygen flow rate impact on stoichiometry, structural, optical characteristics, and energy band alignments（Ga₂O₃ 薄膜的射频磁控溅射：分析氧气流速对化学计量、结构、光学特性和能带排列的影响）的文章。

摘要

        本研究采用RF磁控溅射技术，使用陶瓷化学计量学的氧化镓（Ga₂O₃）目标在c-蓝宝石衬底上沉积薄膜，研究了不同O₂流速对β-Ga₂O₃薄膜的化学计量、结构性能、光学特性和能带对准的影响。一个重要问题是从Ga₂O₃目标中选择性溅射Ga，这可能导致沉积薄膜中期望的化学计量学偏离。为了解决这个问题，在沉积过程中在400 °C的氩气工艺气体中适量加入O₂。在这种情况下，X射线衍射（XRD）分析表明，沉积的薄膜具有均匀且明确定义的单晶结构，并呈现出强烈的（-401）取向。β-Ga₂O₃薄膜在可见区域具有较高的透明度，并具有宽带隙，这是通过紫外-可见分光光度法确定的。以3 sccm O₂流速沉积的样品显示出期望的单晶结构。该结果还表明，过量的氧影响了薄膜的结晶，这是通过X射线衍射（XRD）分析验证的。此外，我们解释了氧流速如何影响β-Ga₂O₃/Al₂O₃异质结中能带的排列，这是通过XPS和UPS分析测量的，这在以前没有报道。我们的研究结果表明，相对于0 sccm，3 sccm、5 sccm和10 sccm的O₂流速分别增加了价带偏移（VBO）28.5%、8.1%和10.2%，对垂直器件产生了影响。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mssp.2023.107937