【外延论文】高温退火后铽掺杂对 Ga₂O₃ 薄膜结构和光学性能的影响

        由北京理工大学的研究团队在学术期刊 Journal of Luminescence 发布了一篇名为 Effects of terbium doping on the structural and optical properties of Ga₂O₃ films after high temperature annealing（高温退火后铽掺杂对 Ga₂O₃ 薄膜结构和光学性能的影响）的文章。

摘要

        本研究探讨了稀土元素铽（Tb）掺杂对 Ga₂O₃ 薄膜结构和光学性质的影响。薄膜沉积在蓝宝石衬底上，Tb 浓度范围为 0.53 at.%至 15.35 at.%，随后进行高温退火。对于 Tb 浓度较低（即低于 1.25 at.%）的薄膜，X 射线衍射表明形成了单斜相 β-Ga₂O₃ ；随着退火温度从 800 °C 升高到 1100 °C，薄膜结晶度（以 Ga₂O₃ 晶体颗粒的尺寸为特征）有所提高。在 Tb 浓度较高的薄膜中，透射电子显微镜揭示了氧化铽镓（即 Tb₃Ga₅O₁₂ ）和 Tb 氧化物（即 TbO_1.75 ）在薄膜不同区域的形成和分布。在 Tb 浓度较低的薄膜中观察到较强的 Tb³⁺ 光致发光（PL），而随着 Tb 浓度的增加，Tb³⁺ PL 和氧空位发射都显着减弱。薄膜的紫外-可见光谱表明，光学透射率随 Tb 浓度的增加而降低，而光学带隙对 Tb 浓度的依赖性较弱。X 射线光电子发射光谱表明，随着 Tb 浓度的增加，氧空位减少，但 Tb³⁺ 含量增加，这与 PL 光谱中观察到的变化一致。这项研究可能有助于扩大基于 Ga₂O₃ 的光子学应用。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2025.121523