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【国内论文】定量研究具有 β-(Al₀.₅₇Ga₀.₄₃)₂O₃ 缓冲层的（0001）蓝宝石上 β-Ga₂O₃ 异质外延畴演化的问题
日期：2024-04-26阅读：199
迄今为止，蓝宝石衬底上 β-Ga2O3 薄膜的异质外延已被广泛研究。β-Ga2O3 畴的扭曲和倾斜无序在缺陷形成中起关键作用，包括失配位错和堆垛层错，它们通常作为载流子补偿和散射中心，恶化载流子传输特性，严重降低器件性能。近期，南京大学叶建东教授研究团队利用氢化物气相外延法在蓝宝石衬底上生长了具有 β-(Al0.57Ga0.43)2O3 缓冲层的 β-Ga2O3 薄膜，通过调整生长温度消除了小角度畴界，通过最小化域紊乱提高了 β-Ga2O3 异质外延膜的质量和最终的器件性能。相关研究成果以“Unraveling evolution of microstructural domains in the heteroepitaxy of β-Ga2O3 on sapphire”发表在Applied Physics Letters上。
摘要
解决外延β-Ga2O3中微结构畴的失常对于相工程和性能改善至关重要，而与之相关的β-Ga2O3异质外延畴的演化在很大程度上仍未被探索。在这篇文章中，研究人员利用卤化物气相外延技术，在（0001）蓝宝石衬底上生长了 β-(Al0.57Ga0.43)2O3 缓冲层，对（-201）取向的外延 β-Ga2O3 薄膜的微结构畴进行了定量研究。在 950 ℃ 以下生长的（-201）β-Ga2O3 的 X 射线衍射摇摆曲线出现了明显的分裂，表明了畴的倾斜失调。通过透射电子显微镜的定量评估，当生长温度从 850 ℃ 升高到 1100 ℃ 时，畴倾斜角沿着 [132] 区域轴从 2.3° 显著降低到 0.9°，沿着 [010] 区域轴从 2.3° 显著降低到 0.56°，这表明在 1000 ℃ 以上的高温下，小角度畴界的消除在能量上是有利的。对 β-Ga2O3 中畴无序演化的定量研究揭示了提高外延质量的途径，以用于前沿电力电子和光电器件的应用。
原文链接：DOI: 10.1063/5.0191831
