【国际论文】了解高应力下单斜超宽带隙半导体 β-Ga₂O₃ 的位错和形变结构

        β-氧化镓（β-Ga₂O₃）是一种超宽禁带半导体，因其 4.8 eV 的禁带宽度、可调载流子浓度以及缺陷密度相对较低的低成本原生衬底而备受关注【1】。它表现出对电离辐射的耐受性以及 8 MV/cm 的理论击穿场强，使其在光电子学和电力电子学，尤其是在极端环境下的应用中展现出巨大的潜力【2】。在高功率电子器件中，器件失效通常是由于晶体中预先存在的缺陷在极端环境（如高温和高电势）下被加剧所致。因此，详细了解 β-Ga₂O₃的缺陷结构是将其纳入工业应用的关键。扫描/透射电子显微镜 (S/TEM) 已被用于 β-Ga₂O₃的原子尺度研究，例如识别缺陷 γ-Ga₂O₃ 相的夹杂物、β-Ga₂O₃/β-(Al_0.2Ga_0.8)₂O₃ 界面附近铝间隙原子的配位、异质结构中的带隙变化以及双空位-间隙复合体的形成【3-7】。然而，对于 β-Ga₂O₃ 的位错研究仍然有限，且主要集中在生长过程中的形成机制【8】。随着外延晶圆生长规模化的尝试不断进行，了解位错至关重要。位错通常被称为碳化硅和氮化镓中的“device-killing”缺陷。最近，利用同步辐射 X 射线拓扑技术在β-Ga₂O₃肖特基势垒二极管中观察到了沿 Burgers 向量 b || [010] 的位错滑移和位错束【9】。该技术也曾用于研究 β-Ga₂O₃单晶 (010) 取向样品中的位错【10】。然而，这些研究并未考察失效对位错结构的影响，也未提供 S/TEM 所能实现的直接缺陷可视化。