生长气压对分子束外延β-Ga2O3薄膜特性的影响

作者：蔡文为; 刘祥炜; 王浩; 汪建元; 郑力诚; 王永嘉; 周颖慧; 杨旭; 李金钗^*; 黄凯^*; 康俊勇

来源：人工晶体学报, 2022, 51(07): 1152-1157.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2022.07.004

• β-Ga2O3薄膜
• 分子束外延
• 生长气压
• 缺陷密度
• 晶体质量
• 光学特性

本文采用分子束外延技术在具有6°斜切角的c面蓝宝石衬底上外延β-Ga2O3薄膜，系统研究了生长气压对薄膜特性的影响。X射线衍射谱和表面形貌分析表明，不同生长气压下所外延的薄膜表面平整，均具有■择优取向。并且，其结晶质量和生长速率均随生长气压增大而逐渐提高。通过X射线光电子能谱分析发现，生长气压增大使得氧空位的浓度大幅下降，高价态Ga比例增大，最终使得O/Ga原子数之比接近理想Ga2O3材料的化学计量比值。利用Tauc公式和乌尔巴赫带尾模型进行计算，结果表明随着生长气压的增大，样品的光学带隙由4.94 eV增加到5.00 eV,乌尔巴赫能量由0.47 eV下降到0.32 eV,证明了生长气压的增大有利于降低薄膜中的缺陷密度，提高薄膜晶体质量。