【外延论文】通过雾化化学气相沉积（Mist-CVD）优化 α-Ga₂O₃ 薄膜：液滴特性在二维至三维晶体生长转变中的作用

        由山东大学的研究团队在学术期刊 Materials Today Chemistry 发布了一篇名为 Optimization of α-Ga₂O₃ film via Mist-CVD: The role of droplet characteristics in 2D-3D crystal growth transition（通过雾化化学气相沉积（Mist-CVD）优化 α-Ga₂O₃ 薄膜：液滴特性在二维至三维晶体生长转变中的作用）的文章。

摘要

        Mist-CVD（雾状化学气相沉积）是一种具有应用前景的超宽禁带半导体氧化镓薄膜制备技术，无需真空环境，具备低成本、高性能的潜力，因而被视为新一代半导体器件制造的有力候选方法。然而，该方法所制备的薄膜特性尚需进一步优化，以满足电子器件对性能的严格要求。在 Mist-CVD 过程中，前驱体溶液经超声雾化形成微米级雾滴，这些雾滴在加热的衬底表面发生反应，促进薄膜生长。其中，雾滴的行为对薄膜质量具有决定性影响，但这一关联尚未被充分研究。为此，本文设计了一套微通道式 Mist-CVD 制备系统，并通过调控雾滴的速度、尺寸与数量，系统探讨了雾滴的质量与热传输行为对单晶 α-Ga₂O₃ 生长的影响。实验结果表明，最佳生长温度位于相变点之前，此时雾滴密集、未发生预反应，有利于晶体质量的提升。通过将微通道传热与传质理论与晶体生长机制相结合，研究建立了雾滴形态与 α-Ga₂O₃ 薄膜二维至三维生长之间的关联机制。最终，研究实现了低成本、高质量 α-Ga₂O₃ 薄膜的优化制备策略，其特征表现为：半高宽（FWHM）为 37 角秒，表面均方根粗糙度（RMS）为 1.66 nm，光学带隙（E_g）为 5.32 eV。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2025.102853