晶格子恢复和光学激活Yb植入到β-Ga₂O₃中

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体物理 半导体物理
• 光电学是指光电子产品.

背景情况:

• β-氧化物 (β-Ga2O3) 是一种超宽带隙半导体,带隙大约为4.8 eV.
• 它是光电子应用的一个有前途的材料,通过稀土兴奋剂可调节的紫外线可见光发射.
• 离子植入是用β-Ga2O3进行兴奋剂的关键技术,可使受控的兴奋剂引入超出可溶性极限,但它会诱导晶格损伤.

研究的目的:

• 在伊特 (Yb) 离子植入后研究 (2 ̄01) 导向β-Ga2O3晶体的晶格恢复.
• 分析植入后冷却温度和大气对晶体结构恢复和Yb光学激活的影响.
• 确定在β-Ga2O3.3中实现强烈Yb发光的最佳条件.

主要方法:

• 在 (2 ̄01) 导向的β-Ga2O3晶体中植入Yb离子的离子植入,其流量为1 × 10^14at/cm^2.
• 在不同温度 (700-900°C) 和不同气氛下进行植入后回火处理.
• 通过麦卡西模拟支持的拉瑟福回散光谱法 (RBS/c) 来评估晶格回收.
• 光学响应测试以评估Yb离子激活和发光.

主要成果:

• 在700-900°C的植入后化导致β-Ga2O3晶格的部分恢复.
• 当回火温度超过800°C超过10分钟时,Yb离子向外扩散到表面.
• 高温植入 (500-900°C) 可以最大限度地减少晶格损伤,但不会导致强烈的Yb发光.
• 氧气回火大气被发现有利于从Yb-dopedβ-Ga2O3.3.中获得强烈的红外发光.

结论:

• 单独的晶格复原不足以在β-Ga2O3.3中产生强烈的室温稀土光发光.
• 优化化条件对于平衡晶格修复和防止多剂外扩散至关重要.
• 富含氧气的回火环境对于增强植入离子β-Ga2O3.3中的Yb发光是必不可少的.