磁控溅射工作压强对β-Ga2O3薄膜特性的影响

作者：段方; 胡锐

来源：微纳电子技术, 2023, 60(12): 2059-2064.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2023.12.020

• Ga2O3
• 射频(RF)磁控溅射
• 工作压强
• 结晶质量
• 紫外吸收特性

作为新兴的第三代半导体材料,β-Ga2O3高质量薄膜是制备高效Ga2O3基器件的基础,β-Ga2O3薄膜的制备、表征及光电特性的研究具有深刻的意义。通过分析研究磁控溅射工作压强变化对薄膜性能和形貌的影响,为制备更高质量的薄膜提供了一种新的方法。基于射频磁控溅射方法,在单晶c面蓝宝石(Al2O3)衬底上沉积生长Ga2O3薄膜,并进行900℃、90min的氮气退火处理,以得到β-Ga2O3薄膜。沉积过程不改变其他实验参数,仅改变工作压强,研究工作压强对β-Ga2O3薄膜特性的影响。X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征结果显示,β-Ga2O3薄膜具有不同取向的衍射峰,沿着■晶向择优生长,薄膜呈多晶状态。适当增大工作压强可使β-Ga2O3薄膜内氧空位缺陷有效减少,从而提高薄膜结晶质量。但工作压强过高会增大Ar+与靶材镓、氧原子团撞击概率,靶材原子团能量也将消耗,致使薄膜的结晶性能降低、生长速率下降。此外,工作压强对β-Ga2O3薄膜光学吸收特性的影响较大,总体而言,增大工作压强可提高β-Ga2O3薄膜紫外吸收特性。