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p-Si/n-Ga_(2)O_(3)异质结制备与特性研究
1
作者 陈沛然 焦腾 +6 位作者 陈威 党新明 刁肇悌 李政达 韩宇 于含 董鑫 《人工晶体学报》 北大核心 2024年第1期73-81,共9页
本实验采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺,在p(111)型Si衬底上制备了p-Si/n-Ga_(2)O_(3)结构的PN结。通过X射线衍射仪、原子力显微镜等对样品进行了晶体结构、表面形貌、表面粗糙度等的表征分析;通过磁控溅射与蒸镀方法在样品上生长T... 本实验采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺,在p(111)型Si衬底上制备了p-Si/n-Ga_(2)O_(3)结构的PN结。通过X射线衍射仪、原子力显微镜等对样品进行了晶体结构、表面形貌、表面粗糙度等的表征分析;通过磁控溅射与蒸镀方法在样品上生长Ti/Au电极并进行I-V特性曲线、开启电压、开关电流比、反向饱和电流、理想因子、零偏压下的势垒高度等结特性测试,研究了掺杂浓度与薄膜厚度对PN结特性的影响,并对其原因进行了分析;通过二步生长法和缓冲层温度优化实验,减少了Si衬底与β-Ga_(2)O_(3)之间的晶格失配与热失配带来的影响,对薄膜与器件特性进行了优化。最终获得了表面粗糙度最低可达到4.21 nm的高质量n型β-Ga_(2)O_(3)薄膜,以及具有较低理想因子(42.1)的PN结。 展开更多
关键词 β-ga_(2)o_(3)薄膜 金属有机化学气相沉积 p-Si/n-ga_(2)o_(3) PN结 晶体质量 电学特性
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薄膜厚度对射频磁控溅射β-Ga_(2)O_(3)薄膜光电性能的影响 被引量：6
2
作者 李秀华 张敏 +5 位作者 杨佳 邢爽 高悦 李亚泽 李思雨 王崇杰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期280-291,共12页
本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga_(2)O_(3)薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对... 本文在室温下利用射频磁控溅射技术在(001)蓝宝石衬底上制备了不同厚度的β-Ga_(2)O_(3)薄膜,随后将其置于氩气气氛中800℃退火1 h.利用XRD,SEM,UV-Vis分光光度计、PL光致发光光谱仪和Keithley 4200-SCS半导体表征系统等考察薄膜厚度对所得氧化镓薄膜相组成、表面形貌、光学性能以及光电探测性能的影响.结果表明,随着薄膜厚度的增加,薄膜结晶质量提高,840 nm薄膜最佳,1050 nm薄膜结晶质量略有降低.不同厚度β-Ga_(2)O_(3)薄膜在波长200—300 nm日盲区域内均具有明显的紫外光吸收,禁带宽度随着薄膜厚度的增加而增加.PL谱中各发光峰峰强随着薄膜厚度的增加而减小,表明氧空位及其相关缺陷受到抑制.在β-Ga_(2)O_(3)薄膜基础上制备出日盲紫外光电探测器的探测性能(光暗电流比,响应度,探测率,外量子效率)也随薄膜厚度的增加呈先增后减的趋势.厚度约为840 nm的β-Ga_(2)O_(3)紫外光电探测器,在5V偏压下,表现出极低的暗电流(4.9×10^(-12) A),以及在波长254 nm(600μW/cm^(2))紫外光照下,表现出较高的光暗电流比(3.2×10^(5)),较短的响应时间0.09/0.80 s(上升时间),0.06/0.53 s(下降时间),其响应度、探测率和外量子效率分别为1.19 mA/W,1.9×10^(11) Jones和0.58%,且其光电流随光功率密度和偏置电压的增加几乎呈现线性增加,可以用于制作日盲紫外探测器. 展开更多
关键词 β-ga_(2)o_(3)薄膜 日盲紫外探测器 薄膜厚度 光电探测性能
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磁控溅射衬底加热温度和后退火温度对制备β-Ga_(2)O_(3)薄膜材料的影响 被引量：3
3
作者 高灿灿 姬凯迪 +1 位作者 马奎 杨发顺 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第2期296-301,309,共7页
作为宽禁带半导体材料的一员,结构稳定的β-Ga_(2)O_(3)具有比SiC和GaN更宽的禁带宽度和更高的巴利加优值,近年来受到科研人员的广泛关注。本文采用射频(RF)磁控溅射法在C面蓝宝石衬底上生长β-Ga_(2)O_(3)薄膜,探究溅射过程中衬底加热... 作为宽禁带半导体材料的一员,结构稳定的β-Ga_(2)O_(3)具有比SiC和GaN更宽的禁带宽度和更高的巴利加优值,近年来受到科研人员的广泛关注。本文采用射频(RF)磁控溅射法在C面蓝宝石衬底上生长β-Ga_(2)O_(3)薄膜,探究溅射过程中衬底加热温度的影响。溅射完成后通过高温退火处理提升薄膜质量,研究衬底加热温度和后退火温度对氧化镓薄膜晶体结构和表面形貌的影响。利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等测试手段对β-Ga_(2)O_(3)薄膜晶体结构、表面形貌等进行分析表征。实验结果表明,随着衬底加热温度的升高,β-Ga_(2)O_(3)薄膜表面粗糙度逐渐降低,薄膜晶体质量得到显著提升;在氧气气氛中进行后退火,合适的后退火温度有利于氧化镓薄膜重新结晶、增大晶粒尺寸,能够有效修复薄膜的表面态和点缺陷,对于改善薄膜晶体质量有明显优势。 展开更多
关键词 β-ga_(2)o_(3)薄膜 宽禁带半导体 磁控溅射 衬底加热温度 高温退火 晶体结构 表面形貌
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生长气压对分子束外延β-Ga_(2)O_(3)薄膜特性的影响 被引量：1
4
作者 蔡文为 刘祥炜 +8 位作者 王浩 汪建元 郑力诚 王永嘉 周颖慧 杨旭 李金钗 黄凯 康俊勇 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第7期1152-1157,共6页
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-Ga_(2)O_(3)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(201)择优取向。并且,其结晶质... 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-Ga_(2)O_(3)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(201)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Ga_(2)O_(3)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。 展开更多
关键词 β-ga_(2)o_(3)薄膜 分子束外延 生长气压 缺陷密度 晶体质量 光学特性
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不同浓度的Mg掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜的制备与研究 被引量：1
5
作者 杨子淑 段苹 +3 位作者 邓金祥 张晓霞 张杰 杨倩倩 《真空》 CAS 2021年第3期30-34,共5页
本文采用射频磁控溅射方法在石英和高阻硅衬底上制备纯茁-Ga_(2)O_(3)薄膜和不同掺杂浓度的Mg掺杂茁-Ga_(2)O_(3)薄膜,研究了薄膜的结构、光学和电学性质。X射线衍射测试结果表明,在我们的掺杂浓度内,Mg掺杂茁-Ga_(2)O_(3)薄膜没有出现... 本文采用射频磁控溅射方法在石英和高阻硅衬底上制备纯茁-Ga_(2)O_(3)薄膜和不同掺杂浓度的Mg掺杂茁-Ga_(2)O_(3)薄膜,研究了薄膜的结构、光学和电学性质。X射线衍射测试结果表明,在我们的掺杂浓度内,Mg掺杂茁-Ga_(2)O_(3)薄膜没有出现其他晶相的衍射峰,随着Mg掺杂浓度变大,薄膜的(401)和(601)衍射峰强度变弱。使用X射线光电子能谱测试薄膜中各元素的结合能和化学态。紫外-可见透射光谱测试结果表明薄膜在测试波段平均透光率高达80%以上,薄膜的带隙宽度随着Mg掺杂浓度变大而变大。霍尔效应测试结果表明我们采用射频磁控溅射方法制备的Mg掺杂茁-Ga_(2)O_(3)薄膜的导电类型为p型,载流子浓度由3.76×10^(10)cm^(-3)增加到1.89×10^(13)cm^(-3),说明Mg掺杂茁-Ga_(2)O_(3)薄膜是一种很有潜力的p型半导体材料。 展开更多
关键词 射频磁控溅射 Mg掺杂β-ga_(2)o_(3)薄膜 带隙宽度 P型掺杂
原文传递
不同浓度的Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜的制备及研究 被引量：1
6
作者 张晓霞 邓金祥 +3 位作者 孔乐 李瑞东 杨子淑 张杰 《真空》 CAS 2021年第5期57-61,共5页
本文采用射频磁控溅射法在Si(100)和石英衬底制备纯β-Ga_(2)O_(3)和不同浓度的Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga_(2)O_(3)薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)测试结果表明,Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜... 本文采用射频磁控溅射法在Si(100)和石英衬底制备纯β-Ga_(2)O_(3)和不同浓度的Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga_(2)O_(3)薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)测试结果表明,Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜都未出现新的衍射峰,随着Si浓度的增加,β-Ga_(2)O_(3)的特征峰(111)逐渐向大角度方向移动。X射线光电子能谱(XPS)表明β-Ga_(2)O_(3)薄膜中成功掺入了Si元素。本文使用原子力显微镜(AFM)表征薄膜的表面形貌,结果表明薄膜表面的粗糙度随着Si浓度增加呈现单调递增的趋势。紫外-可见光(UV-visible)透射光谱表明薄膜均在可见光波段具有高透光率,薄膜的光学带隙随Si掺杂浓度的变大而变大。Si掺杂实现了β-Ga_(2)O_(3)的带隙可调,表明Si是一种有潜力的掺杂剂。 展开更多
关键词 射频磁控溅射 Si掺杂β-ga_(2)o_(3)薄膜 带隙宽度 结构
原文传递
CVD法制备的高结晶质量二维β-Ga_(2)O_(3)薄膜性质研究
7
作者 李星晨 林逢源 +9 位作者 贾慧民 亢玉彬 石永吉 孟兵恒 房丹 唐吉龙 王登魁 李科学 楚学影 魏志鹏 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第19期393-399,共7页
为了能够得到高质量的薄膜,降低实验成本,通过化学气相沉积(CVD)方法以GaTe粉作为Ga源在云母衬底上合成了β-Ga_(2)O_(3)薄膜。通过改变生长温度、载气和生长时间得到高结晶质量的β-Ga_(2)O_(3)薄膜,并通过X射线衍射(XRD)和拉曼光谱进... 为了能够得到高质量的薄膜,降低实验成本,通过化学气相沉积(CVD)方法以GaTe粉作为Ga源在云母衬底上合成了β-Ga_(2)O_(3)薄膜。通过改变生长温度、载气和生长时间得到高结晶质量的β-Ga_(2)O_(3)薄膜,并通过X射线衍射(XRD)和拉曼光谱进行证实。XRD结果显示,薄膜的最佳生长温度为750℃。对比不同载气下合成的β-Ga_(2)O_(3)薄膜可知,Ar气是生长薄膜材料的最佳环境。为了实现高结晶质量的β-Ga_(2)O_(3)薄膜,在Ar气环境下改变薄膜的生长时间,XRD结果发现,生长时间20 min的薄膜具有高结晶质量。最后,将其转移到300 nm厚氧化层的Si/SiO_(2)衬底上,并通过原子力显微镜测试,证实了16 nm厚的二维Ga_(2)O_(3)薄膜。 展开更多
关键词 薄膜 化学气相沉积 云母衬底 高结晶质量 二维β-ga_(2)o_(3)薄膜
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