【外延论文】使用 TEOS 前驱体在 c 平面蓝宝石上 LPCVD 生长 n 型掺杂 β-Ga₂O₃ 薄膜

        由印度理工学院坎普尔分校的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing 发布了一篇名为 LPCVD grown n-type doped β-Ga₂O₃ films on c-plane sapphire using TEOS precursor（使用 TEOS 前驱体在 c 平面蓝宝石上 LPCVD 生长 n 型掺杂 β-Ga₂O₃ 薄膜）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃ 作为公认的超宽带隙半导体材料，具有较大的带隙能 E_g = 4.4-4.9 eV。除了具有 ∼7-8 MV/cm 的高临界电场外，它还具有可用于大面积熔融生长体衬底的优势。精确控制载流子浓度的高质量外延薄膜是制造高性能 β-Ga₂O₃ 器件的先决条件。虽然在 LPCVD 中使用 SiCl₄ 前驱体和固体 Ge 对 β-Ga₂O₃ 进行了 n 型掺杂，但还没有在 LPCVD 中使用有机金属掺杂剂前驱体（TEOS）进行 Si 掺杂的报道。在本研究中，展示了在 LPCVD 系统中使用 TEOS 前驱体作为硅掺杂源，在 c 平面蓝宝石上可控地掺杂 Ga₂O₃ 异质外延薄膜的 n 型。将通过 TEOS 鼓泡器的氩气流量从 0.5 sccm 增加到 10 sccm，可以观察到电阻下降了 ∼ 6 个数量级。在室温下进行的霍尔测量显示，随着 TEOS 流量从 3 sccm 增加到 10 sccm，载流子浓度从 5.14x10¹⁷ cm⁻³ 增加到 4.65x10¹⁹ cm⁻³，同时观察到迁移率从 2 cm²/V.s 增加到 7 cm²/V.s，然后在更高的 TEOS 流量下略有下降。拉曼光谱和 X 射线衍射光谱证实了 Ga₂O₃ 具有 (-201) 方向的 β 相。透射率分析表明，无 TEOS 流动时的光能带隙为 4.88 eV，当 TEOS 流动率增加到 10 sccm 时，光能带隙逐渐减小到 4.75 eV，Urbach 能量也相应增加。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109697