由MOCVD在蓝宝石平面上的α-Ga₂O₃的异质生长

科学领域:

• 材料科学
• 薄膜沉积
• 半导体的增长

背景情况:

• 氧化 (Ga2O3) 是一个有前途的半导体材料,具有各种多态,包括转移稳定的α相.
• 控制 Ga2O3 薄膜的晶体阶段和形态对于设备的性能至关重要.
• 基质的方向显著影响Ga2O3薄膜的核和生长.

研究的目的:

• 调查不同蓝宝石基板方向对Ga2O3的MOCVD增长的影响.
• 确定实现相纯α-Ga2O3的最佳生长条件.
• 确定未来Ga2O3设备制造最适合的基材.

主要方法:

• 通过MOCVD在a,m,c和r平面的蓝宝石基板上沉积Ga2O3薄膜.
• 使用X射线衍射 (XRD),原子力显微镜 (AFM) 和传输电子显微镜 (TEM) 的表征.
• 应用经典核化理论来分析生长行为.

主要成果:

• 在c-和a-平面基板上偏好β-Ga2O3,而在r-和m-平面上偏好α-Ga2O3.
• 优化的MOCVD条件 (降低VI/III比率,增加TEGa流量) 在a平面基板上产生相纯α-Ga2O3.
• 在m平面蓝宝石上生长导致了最光滑的表面形态和最厚的纯相α-Ga2O3膜.

结论:

• 在MOCVD过程中基质定向对Ga2O3相稳定产生了关键影响.
• M平面蓝宝石是生产高质量,相纯的α-Ga2O3膜的最有前途的基材.
• 这些发现为高级Ga2O3器件制造的基质和生长参数的选择提供了指导.