【外延论文】利用雾化学气相沉积法制备异质外延α-Ga₂O₃薄膜的建模与生长分析

        由山东大学、山东省工业技术研究院、江苏师范大学、江苏利泷半导体科技有限公司的研究团队在学术期刊Materials Science in Semiconductor Processing发布了一篇名为Modeling and growth analysis of heteroepitaxial α-Ga₂O₃ films by mist chemical vapor deposition（利用雾化学气相沉积法制备异质外延α-Ga₂O₃薄膜的建模与生长分析）的文章。

摘要

        α-Ga₂O₃薄膜在功率电子器件领域具有巨大的应用潜力。但通过雾化学气相沉积（mist-CVD）实现α-Ga₂O₃的快速、均匀且高质量的异质外延生长仍面临挑战，这主要归因于对反应器内复杂传输和反应过程的认识尚不充分。本文首次建立了一个将化学反应动力学与液滴动力学相结合的完全耦合有限元模型，用于模拟垂直热壁雾化学气相沉积（mist-CVD）反应器中α-Ga₂O₃的生长过程。该模型分析了衬底高度（H）、生长温度（T）和入口流速（v）对生长环境的影响。通过该模型，建立了一种基于基板温度和基板上反应物消耗量来确定生长窗口的方法。确定了最佳工艺窗口（H = 25 cm，T = 520 °C，v = 0.1 m/s）。此外，该模型揭示了薄膜轮廓不均匀（中心较厚、边缘较薄）的成因在于液滴的莱登弗罗斯特运动及局部温度梯度。本研究不仅为α-Ga₂O₃的工艺优化提供了直接指导，还建立了一个适用于其他复杂CVD系统的建模框架和分析方法。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2026.110733