人工晶体学报

作者：赵昊, 余博文, 李琪, 李光清, 刘医源, 林娜, 李阳, 穆文祥, 贾志泰

单位：1.山东大学晶体材料国家重点实验室，新一代半导体材料研究院，济南 250100；2.山东省工业技术研究院，济南 250100

关键词：宽禁带氧化物半导体,LiGa5O8单晶薄膜,雾化学气相沉积法,n型导电,本征缺陷,

基金：国家自然科学基金(51932004)

宽禁带氧化物半导体普遍存在n型掺杂容易，p型掺杂较为困难的现象。LiGa5O8是一种理论上能够进行双极性掺杂的新型氧化物半导体材料，本文利用雾化学气相沉积（mist-CVD）法生长非故意掺杂的高质量LiGa5O8单晶薄膜，并对薄膜质量、光学、电学等性能进行表征。测试结果发现生长的LiGa5O8薄膜结晶质量较好，厚度为484 nm，表面粗糙度较低（Rq=2.48 nm， Ra=1.73 nm），具有5.22 eV的宽光学带隙；Li、Ga、O元素含量比约为1∶5∶8，薄膜具有n型导电特性。当继续增加Li的比例时薄膜导电性变差，但未具有p型导电特性。利用获得的LiGa5O8薄膜制备光电探测器，发现其在波长254 nm光照下具有良好的I-V和I-t特性。通过理论计算富氧条件LiGa5O8中的本征缺陷GaLi和LiGa，发现GaLi缺陷形成能非常低，引入浅的施主能级，从而导致薄膜的n型导电特性；同时当Li的比例增加时GaLi缺陷补偿Li受体，使薄膜几乎不导电。

来源：2025年第6期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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