【国际论文】通过光学导纳光谱法评估原生生长和热处理的Si掺杂κ-Ga₂O₃层中的捕获现象

        由意大利帕尔马大学的研究团队在学术期刊 Advanced Electronic Materials 发布了一篇名为 Assessment of Trapping Phenomena in As-Grown and Thermally-Treated Si-Doped κ-Ga₂O₃ Layers via Optical Admittance Spectroscopy（通过光学导纳光谱法评估原生生长和热处理的 Si 掺杂 κ-Ga₂O₃ 层中的捕获现象）的文章。

        氧化镓（Ga₂O₃）是一种超宽带隙半导体，在从高功率和高频电子设备到深紫外检测等广泛应用中展现出极具潜力的功能材料特性。许多与器件性能相关的关键指标与带隙呈非线性关系，这使得 Ga₂O₃ 在与宽带隙半导体（WBGs）的比较中占据突出地位。这种三氧化物具有一些吸引人的特性，包括高击穿场强、优秀的 Baliga 性能指标、高开关速率、低导通电阻、可控的 n 型掺杂以及通过熔融生长技术获得的原生晶片。该材料系统已知有五种不同的多晶型：α、β、γ、δ、κ（以前称为ɛ）。单斜晶系的 β-Ga₂O₃ 是热力学稳定相，因此比其他多形体受到更多关注。然而，该多形体因单斜晶系结构导致的低结构对称性，以及沿 (100) 和 (001) 晶面强烈的解理倾向而存在局限性。

        本文通过光学导纳谱技术，研究了热处理对(001) Si 掺杂 κ-Ga₂O₃ 外延层中捕获现象的影响。研究了两种 Pt/κ-Ga₂O₃ 肖特基接触：一种制备在原生 Si 掺杂 κ-Ga₂O₃ 层上，另一种制备在热处理后的层上。采用三种不同的照明条件，包括单色紫外线 C（λ = 254 nm）、紫外线 B（λ = 312 nm）和紫外线 A（λ = 365 nm），在不同偏压和交流频率下进行电容-电压（C-V）测量，以研究 κ-Ga₂O₃:Si 中的陷阱和深能级。通过在双频模式下不同照明条件下的 C–V 曲线，提取了未处理和热处理样品在黑暗中的净施主密度分布以及光电离陷阱的近似密度。还研究了 SnO/κ-Ga₂O₃ p-n 异质结，其中 κ-Ga₂O₃:Si 层经历了双重热处理，以更好地理解热处理与陷阱密度分布之间的关系。在相同的照明条件下，进行了瞬态光电容和光电流测量，以评估陷阱的响应时间。这项研究对生长后和热处理后的 κ-Ga₂O₃:Si 外延层中的陷阱现象提供了更深入的理解，这对紫外线 C 检测应用至关重要。

图1． 样品（1）、样品（2）和样品（3）的装置结构示意图。

图 2. 样品（1）、（2）和（3）的线性标度下的 I-V 曲线。符号：黑色和紫色分别对应于在黑暗中和在波长为 254 nm 的光照射下的 I-V 曲线。

DOI：

doi.org/10.1002/aelm.202500072