【国际论文】β-Ga₂O₃ 中与 Anderson 无序有关的 p 型电导率和金属-绝缘体转变

摘要

        p 型掺杂是新兴半导体 β-Ga₂O₃ 技术的主要挑战之一。磷（P）注入最近被报道为在室温下实现 Ga₂O₃ p 型导电的一种新途径。在这里，P 注入的外延层生长在 c 面蓝宝石上，在 300-600 K 范围内表现出伪金属行为（ρ=1.3-0.3 Ω·cm），空穴载流子浓度为 p~4-6 × 10¹⁸ cm⁻³，空穴迁移率为 μ=1.2–2.1 cm²/(V·s)。在足够低的温度下，金属-绝缘体转变与正磁阻的增加同时发生，在 2 K 时达到高达 200 %（9 T）的大正磁阻效应。有人认为，Anderson 离域模型可以解释室温导电性，而过渡到绝缘态是由与 Ga₂O₃ 中掺入的磷相关的电位随机变化引起的。团队认为，通过促进 Anderson 无序，通过掺入高水平的受主杂质可以缓解浅受主的缺乏。

图 1. (a) 2θ = 25-85° 范围内 c 平面蓝宝石衬底上的 UID 和磷植入 β-Ga₂O₃ 薄膜的 XRD 图。(c) 光学带隙测定。

图 2. (a) 测量的 J-V 特性和模拟数据。蓝线对应的是基于 TE 模型的模拟曲线。(b) 1 号样品的 J-V 曲线与 300 至 550 K 之间温度的函数关系。