No linealidad de la brecha de banda y curvatura dependiente de la composición en las capas de α-{AlxGa1-x) 2O3

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de los semiconductores

Sus antecedentes:

• La aleación de semiconductores es clave para los materiales funcionales, pero el arco de banda complica la ingeniería.
• Los sistemas de banda ultra ancha como las aleaciones Ga2O3 se enfrentan a desafíos con efectos de banda no lineal.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la no linealidad de la brecha de banda y la inclinación dependiente de la composición en las capas alfa-AlxGa1-x) 2O3.
• Comprender los mecanismos subyacentes de los efectos no lineales de la brecha de banda en estas aleaciones.

Principales métodos:

• Crecimiento de las epiláreas alfa- ((AlxGa1-x) 2O3 de fase pura mediante epitaxia molecular por haz láser.
• Caracterización mediante curva de balanceo de rayos X, análisis de la rugosidad de la superficie, difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión.
• Medición de la brecha de banda óptica y comparación con las predicciones teóricas.

Principales resultados:

• Las propiedades de la epicapa se correlacionan con la entalpía de formación teórica.
• Alta calidad cristalina confirmada por XRD y TEM.
• La brecha de banda óptica exhibió no linealidad (5.28-7.22 eV) con un factor de curvatura de 1.33 eV, que coincide con los valores teóricos.
• Las constantes de la red siguieron la ley de Vegard.

Conclusiones:

• El efecto de intervalo de banda óptico no lineal en alfa-AlxGa1-x) 2O3 se debe principalmente al intercambio de cargas.
• La deformación del volumen y la relajación de la deformación no son los principales factores de la no linealidad.
• Los hallazgos ofrecen un método para ajustar con precisión la brecha de banda en Ga2O3 para la electrónica de potencia.