引入籽晶层的物理溅射生长Ga2O3外延薄膜特性研究

• 作者: 关云鹤 刘祥泰 刘英英 李立珺 洪梓凡 王少青 祁祺 胡启人 贾一凡 过立新 陆芹 陈海峰
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: b-Ga2O3 外延 宽禁带半导体 磁控溅射
• 年，卷（期）: 2020,（22）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 388-394
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20200810

摘要

氧化镓(Ga2O3)薄膜在功率器件以及紫外探测等领域中具有重要的应用潜力,而实现高质量薄膜制备则是其中的关键.本文在蓝宝石衬底上物理溅射生长外延Ga2O3层,因采用引入籽晶层的方法提供了人为成核点而使得外延层结晶质量获得明显改善.实验发现该外延层薄膜的生长中随着功率增加,晶粒团聚到一定尺寸后出现裂解现象.这一物理机制归因于大功率下溅射粒子在生长晶面上扩散携带的能量过大导致粒子碰撞次数增多.文中生长的外延层为(ˉ201)晶面取向的b型Ga2O3薄膜,厚度在202.4—292.3 nm之间,薄膜在450—800 nm范围可见光波段的透射率约为90％,吸收边随着功率的增加先蓝移后红移,带隙约为4.81—4.96 eV.光致发光光谱分析表明,该外延层薄膜在460 nm处产生蓝色发光.本文发现溅射功率为160 W时引入籽晶层生长的b-Ga2O3薄膜具有最佳的结晶质量,这一方法将为高质量b-Ga2O3薄膜的可控生长提供有益参考.