【会员论文】浙大科创中心研究团队通过铸造法实现4英寸掺Mg氧化镓单晶及衬底生长

        近期，由浙江大学的研究团队在学术期刊《Journal of Alloys and Compounds》发布了一篇名为Characteristics of 4-inch (100) oriented Mg-doped β-Ga₂O₃ bulk single crystals grown by a casting method（铸造法生长的4英寸（100）晶相掺镁β-Ga₂O₃体块单晶的特性）的文章。

摘要

        作为一种氧化物半导体材料，β相氧化镓具有~4.8 eV的超宽带隙。其独特的特性，包括高达8 MV/cm的高击穿场和3444的Baliga优值，赋予了β-Ga₂O₃在高功率场效应晶体管和高性能肖特基势垒二极管方面的巨大潜力。通过铸造法首次实现了高质量的4英寸直径掺Mg半绝缘β-Ga₂O₃单晶和衬底的生长。对(100)晶相的掺Mg β-Ga₂O₃晶圆的晶体结构、基本电学和光学性质的进行表征。五点取样的XRD摇摆曲线（400）峰尖锐且对称，半高宽均小于40”，展现出较高的晶体质量。抛光晶圆在室温下测得的平均电阻率为3.5 × 10¹² Ω∙cm，并展现了较高的均匀性，而非故意掺杂（UID）样品的电阻率为0.333 Ω∙cm，Mg掺杂表现出优异的半绝缘性能。该研究表明了，铸造法有望实现高效、低成本、大尺寸生长电阻率可调的β-Ga₂O₃单晶生长。

图1. 铸造法生长的直径4英寸的β-Ga₂O₃ (a)铸锭和(b)相应的抛光衬底。

图2. 四英寸Mg:β-Ga₂O₃衬底的HRXRD图谱。