【国内论文】氢气辅助化学气相沉积技术用于ε-Ga₂O₃ 纯薄膜的异质外延生长

        近期，由华北电力大学的研究团队在学术期刊Ceramics International发布了一篇名为Hydrogen-assisted chemical vapor deposition for heteroepitaxial growth of pure ε-Ga₂O₃ films（氢气辅助化学气相沉积技术用于ε-Ga₂O₃ 纯薄膜的异质外延生长）的文章。

摘要

        本研究提出了一种通过调节化学气相沉积（CVD）过程中氢气流量来控制亚稳态ε-Ga₂O₃薄膜晶相和表面形貌的新方法。目的是在蓝宝石衬底上实现高质量和低成本的异质外延纯相单晶ε-Ga₂O₃薄膜。利用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱确定薄膜的晶相和晶体质量。扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）结果显示，通过该方法制备的ε-Ga₂O₃薄膜表面平整，表面粗糙度（RMS）最低值为4.130 nm。我们从氢钝化的角度解释了薄膜表面形貌差异的原因。通过紫外-可见分光光度计测量，紫外截止边位于250 nm，光学带隙约为4.9 eV。实验结果表明，随着氢气流量的增加，薄膜中β-Ga₂O₃的含量、表面粗糙度和轮廓最大高度（RZ）降低，直到产生纯相ε-Ga₂O₃薄膜的光滑表面。成功利用化学气相沉积法在蓝宝石衬底上实现高质量ε-Ga₂O₃薄膜的异质外延，极大地降低了生产成本和昂贵的生产设备投资，使其在高电子迁移率晶体管、压电谐振器和日盲探测器中的应用具有巨大潜力，同时也为其他亚稳材料的制备提供了思路。

DOI：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.04.006