【国际论文】κ-Ga₂O₃薄膜中的浅层和深层缺陷工程：金属有机气相外延与分子束外延的比较以及退火处理的影响

        近期，由意大利帕尔玛大学的研究团队在学术期刊Materials Today Physics发布了一篇名为Engineering shallow and deep level defects in κ-Ga₂O₃ thin films: comparing metal-organic vapour phase epitaxy to molecular beam epitaxy and the effect of annealing treatments（κ-Ga₂O₃薄膜中的浅层和深层缺陷工程：金属有机气相外延与分子束外延的比较以及退火处理的影响）的文章。

摘要

        正交晶系氧化镓（κ-Ga₂O₃）是一种具有超宽禁带的新一代电子材料，具有广阔的应用潜力。目前，其应用受到对合成与功能性质关系的物理理解有限的制约。本文讨论了生长方法（有机金属化学气相沉积和分子束外延）以及不同气氛（O₂, H₂）退火处理对在c面蓝宝石上外延生长的κ-Ga₂O₃层中点缺陷的影响。通过X射线衍射、光电流和光致发光激发光谱、X射线光电子能谱等综合实验表征，并结合点缺陷形成和复合解离能的第一性原理计算，展示了通过在低于该多晶型热稳定阈值温度（T = 500°C）下的退火处理，可以灵敏地控制κ-Ga₂O₃中浅能级和深能级缺陷的浓度。特别是，我们的结果表明，氢相关缺陷（例如，H-间隙、Ga空位-H复合体）在这一过程中起着关键作用。虽然我们提供了直接的示例性结果，说明了这些发现对κ-Ga₂O₃基光电探测器性能的影响，但这些发现预计将对κ-Ga₂O₃的其他应用领域（如高电子迁移率晶体管或存储器件）产生影响。

图 1. C 平面蓝宝石上 MOVPE 和 MBE κ-Ga₂O₃ 沉积层（分别为红色和黑色曲线）的对称面外 (a) 2θ-ω（未归一化，对数刻度）和 (b) ω（归一化，线性刻度）XRD 扫描。在 (a) 中的 MBE 层中，"nl "代表 20 nm 厚的外延 β-Ga₂O₃ 成核层[(-402) 反射]。使用单色 Cu K_α1 辐射进行测量。