【国际论文】离子束诱导下的氧化镓多晶相电学性能调控

        近日，由俄罗斯国立科技大学MISiS、挪威奥斯陆大学、俄罗斯科学研究院和美国佛罗里达大学等研究团队在科学期刊《Journal of Applied Physics》上发表了一篇名为Tuning electrical properties in Ga₂O₃ polymorphs induced with ion beams（离子束诱导下的氧化镓多晶相电学性能调控）的氧化镓相关论文。

        此篇论文介绍了利用离子束制备氧化镓(Ga₂O₃)的亚稳多晶相的方法，通过可控的晶格缺陷积累来辅助制备。这是一种可替代传统沉积技术的有趣方法。然而，这种薄膜电学性能的可调性尚未被研究。在本研究中，我们研究了两种调节离子束制备的κ-多晶相中电子浓度的策略：通过离子注入添加硅施主和通过等离子体处理添加氢。重要的是，所有的热处理都限制在≤600 °C以内，这是由离子束制备的亚稳多晶体的热稳定性所决定的。在这些条件下，硅掺杂并没有改变初始晶片中铁受体引起的高电阻态和离子注入后残留缺陷的状态。相反，将样品置于氢等离子体中处理将离子束制备的κ-多晶相转变为n型，具有低于10¹² cm^-3的净施主密度，且具有在导带下方0.6 eV处的主导深陷阱。解释这种n型导电变化的机制可能是氢形成与镓空位形成的浅施主复合物和/或部分钝化初始晶片中高电阻的铁受体之一。

图1. (a) 显示不同温度下共注入 Ga + Si 离子的 Ga₂O₃ 样品的 RBS/C 光谱，(b) 相应的 XRD ⊖−2⊖ 扫描结果，图例中标明了不同温度条件下的结果。为比较，还显示了未注入的基础 RBS/C 光谱。

图2. 显示不同退火条件下，200 °C 共注入 Ga + Si 离子的 Ga₂O₃ 样品的 RBS/C 光谱，图中标明了退火条件。为比较，还显示了未注入的基础 RBS/C 光谱。

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