高温扩散工艺制备带隙可调的β-(AlxGa1-x)2O3薄膜

作者：谭黎; 张俊; 张敏; 赵荣力; 邓朝勇; 崔瑞瑞^*

来源：人工晶体学报, 2023, 52(02): 281-288.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2023.02.009

• β-(AlxGa1-x)2O3
• Ga2O3
• Al掺杂
• 半导体薄膜
• 高温扩散
• 可调带隙
• 磁控溅射

β-(AlxGa1-x)2O3因其优异的抗击穿及带隙可调节性在现代功率器件及深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用前景，然而传统直接生长工艺的复杂性和难度限制了其进一步的发展。因此，本文采用较为简单的高温扩散工艺在c面蓝宝石衬底上成功制备了β-(AlxGa1-x)2O3纳米薄膜。利用X射线衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计对其进行了表征。由于高温下蓝宝石衬底中的Al原子向Ga2O3层扩散，β-Ga2O3薄膜将转变为Al、Ga原子比例不同的β-(AlxGa1-x)2O3薄膜。实验结果显示：当退火温度从1 010℃增加到1 250℃时，薄膜中Al的平均含量从0.033增加到0.371;当退火温度从950℃增加到1 250℃时，薄膜的厚度从186 nm增加到297 nm,粗糙度从2.31 nm增加到15.10 nm;当退火温度从950℃增加到1 190℃时，薄膜的带隙从4.79 eV增加至5.96 eV。结果表明高温扩散工艺能够有效调节β-(AlxGa1-x)2O3薄膜的光学带隙，为β-(AlxGa1-x)2O3基新型光电子器件提供了实验基础。

• 单位
  贵州商学院; 贵州大学; 贵阳学院