【外延论文】通过操作性 HAXPES 勘测 Ga₂O₃ 铁电界面中与偏压相关的能带排列

        由法国巴黎萨克雷大学的研究团队在学术期刊 Scientific Reports 发布了一篇名为 Bias dependent band alignment in Ga₂O₃ ferroelectric interface by operando HAXPES（通过操作性 HAXPES 勘测 Ga₂O₃ 铁电界面中与偏压相关的能带排列）的文章。

摘要

        该研究对 HfZrO₄（HZO）与 Ge 掺杂 Ga₂O₃ 的界面能带对准进行了系统分析。Ge 因其浅施主能级和适宜的分子束外延（MBE）生长条件，是 Ga₂O₃ 的一种有前景的 n 型掺杂元素。在利用基于铪氧化物的铁电极化效应的背景下，研究中构建了 HZO/Ga₂O₃ 异质结，其中高 Ge 掺杂的 Ga₂O₃ 提供了高载流子密度。为实现电接触，HZO 上方沉积 TiN 作为顶电极，而 Ge:Ga₂O₃ 表面则沉积 Au 电极。利用硬 X 射线光电子能谱（HAXPES），在原位偏压下测量了 HZO 和 Ga₂O₃ 的能级演变，以研究界面能带对准情况。此外，结合高分辨透射电子显微镜分析，证实了 HZO 的极性正交相结构。然而，电学测试表明，由于界面电荷注入和俘获效应，HZO 无法稳定铁电极化。研究发现，在 HZO 存在漏电的情况下，界面能带对准主要受偏压引起的能带倾斜影响。该研究揭示了 Ga₂O₃/HZO 界面能带调控的关键因素，为 Ga₂O₃ 基铁电器件的发展提供了重要参考。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41598-025-90555-6