【外延论文】通过调节施主能级提升异质外延 β-Ga₂O₃ 的高电子迁移率及 (In₀.₅Ga₀.₅)₂O₃ 的电导率

        由美国亚利桑那州立大学的研究团队在学术期刊 Physica Status Solidi-Rapid Research Letters 发布了一篇名为High Electron Mobility in Heteroepitaxial β-Ga₂O₃ and Enhanced Electrical Conductivity in (In_0.5Ga_0.5)₂O₃ by Modifying Donor Energy Levels（通过调节施主能级提升异质外延β-Ga₂O₃的高电子迁移率及(In_0.5Ga_0.5)₂O₃的电导率）的文章。

摘要

        作为下一代电子器件的有前景候选材料，Ga₂O₃ 在电导率调控方面仍面临一定挑战。本文表明，通过受控的 Si 掺杂与铟合金化来调节施主能级，可以显著提升 β-Ga₂O₃ 异质外延薄膜的电导率。在本研究中，利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）在 c 面蓝宝石衬底上生长了 Si 掺杂 Ga₂O₃ 薄膜和 (In_0.5Ga_0.5)₂O₃ 薄膜，并系统研究了其结构、光学和电学性能。在 Si 掺杂 β-Ga₂O₃ 中实现了 126 cm²/V•s 的高电子迁移率，这是目前在蓝宝石衬底异质外延薄膜中报道的较高水平之一。霍尔效应测试表明，在相同 Si 流量条件下，(In_0.5Ga_0.5)₂O₃ 的载流子浓度和电导率显著提升，尽管由于散射增强，其电子迁移率下降至 13.74 cm²/V•s。研究团队自主开发的低温热激发光电子谱。结果显示，与 Si 掺杂 Ga₂O₃ 相比，在 (In_0.5Ga_0.5)₂O₃ 中引入的 Si 施主具有更低的电离能。这种施主能级的变化很好地解释了霍尔测试中观察到的电导率提升现象。该研究为 β-Ga₂O₃ 合金体系中的缺陷能级工程提供了新的认识，并为优化 Ga₂O₃ 基异质结构的电学性能建立了一条新的调控路径。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/pssa.202200559