【国际论文】温度和薄膜厚度对在平面蓝宝石衬底上生长的 Ga₂O₃ 薄膜中的α相和β相形成的影响

        近日，由拉脱维亚大学的研究团队在学术期刊Thin Solid Films发布了一篇名为Impact of temperature and film thickness on α- and β- phase formation in Ga₂O₃ thin films grown on a-plane sapphire substrate（温度和薄膜厚度对在平面蓝宝石衬底上生长的 Ga₂O₃ 薄膜中的α相和β相形成的影响）的文章。

摘要

        相较于热力学稳定的单斜β-Ga₂O₃相，亚稳的刚玉氧化镓（α-Ga₂O₃）具有更宽的带隙，这对于许多应用更有利。然而，由于对薄膜形成影响因素的理解有限，使用传统沉积方法稳定相纯的α-Ga₂O₃薄膜仍然具有挑战性。本研究探讨了在500-800°C的生长温度和薄膜厚度对通过反应脉冲直流磁控溅射法在a面蓝宝石衬底上异质外延沉积的Ga₂O₃薄膜中α-和β-Ga₂O₃相形成的影响。采用X射线衍射、扫描和透射电子显微镜、选区电子衍射和原子力显微镜对制备的薄膜结构和形貌进行了研究。研究表明，随着衬底温度的升高，α-Ga₂O₃相的生长更为有利，而在较低的沉积温度下形成多晶β-Ga₂O₃相。当薄膜厚度达到某个临界值时，可以获得相纯的α-Ga₂O₃外延薄膜，但由于暴露出非[110]取向的α相晶面，β-Ga₂O₃相开始形成。a面蓝宝石衬底显示出在考虑所选沉积方法的复杂参数空间的情况下，对更厚的单相α-Ga₂O₃薄膜进行外延稳定的优点。

DOI：doi.org/10.1016/j.tsf.2024.140467