【国内论文】蓝宝石上无碳刚玉 α-Ga₂O₃ 随温度变化的外延演化

        近期，南京大学的研究团队在学术期刊 Journal of Physics D: Applied Physics发布了一篇名为Temperature-dependent epitaxial evolution of carbon-free corundum α-Ga₂O₃ on sapphire（蓝宝石上无碳刚玉 α-Ga₂O₃ 随温度变化的外延演化）的文章。

摘要

        有机金属前体中非故意掺杂的碳杂质是宽带隙半导体中载流子补偿和迁移率降低的主要来源，导致功率电子器件性能降低。为解决这一问题，采用氯化镓无机前体通过雾化化学气相沉积技术，在蓝宝石衬底上异质外延生长了无碳α-Ga₂O₃单晶薄膜。通过生长速率的温度依赖性确定了三个不同的生长阶段：在480°C以下的表面反应受限阶段，中温质量传输受限阶段（480°C–530°C）和与脱附或相变相关的高温受限阶段。在优化的530°C左右，螺旋和边缘位错的密度分别降低到7.17 × 10⁶和7.60 × 10⁹ cm⁻²。值得注意的是，采用无机GaCl₃生长的α-Ga₂O₃中不含碳，这在拉曼散射分析中无碳相关的振动带的存在证实，而晶体质量与有机金属前体生长的晶体质量相当。GaCl₃在水中的高溶解度有望实现高纯度α-Ga₂O₃的快速生长，并改善电子输运性能。

DOI：doi.org/10.1088/1361-6463/ad4365