人工晶体学报

作者：姚苏昊, 张茂林, 季学强, 杨莉莉, 李山, 郭宇锋, 唐为华

单位：1.南京邮电大学,集成电路科学与工程学院氧化镓半导体创新中心,南京 210023; ；2.南京邮电大学,射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室,南京 210023

关键词：α-Ga2O3,雾相化学气相沉积,Sn辅助生长,光电响应,沉积温度,掺杂激活,

基金：国家重点研发计划(2022YFB3605404);国家自然科学基金联合项目(U23A20349);江苏省双创人才团队项目(JSSCTD202351)

超宽禁带半导体氧化镓(Ga2O3)在功率电子和信息传感方面有重要应用,其高效、经济的制备方法是实现产业推广的重要环节。本文报道了一种Sn辅助雾相化学气相沉积(mist CVD)技术,基于这种非真空、低成本方法在c面蓝宝石衬底上成功外延生长了高质量纯相α-Ga2O3薄膜。实验通过mist CVD生长温度的调控探索,获得了纯相α-Ga2O3薄膜外延生长的温度区间为500~600 ℃。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱、X射线光电子能谱(XPS)等方法对纯相α-Ga2O3薄膜进行了物相、形貌、光学特征、元素含量和价态表征,结果表明600 ℃生长的α-Ga2O3薄膜具有更高的结晶度,更致密和平整的表面形貌。进一步地,通过构建金属-半导体-金属(MSM)结构的光电探测器,研究了α-Ga2O3薄膜的深紫外(DUV)光电响应性能。500和600 ℃制备α-Ga2O3薄膜,其光暗电流比(PDCR)分别为5.85×105和7.48×103,外量子效率(EQE)分别为21.8%和520%,响应度分别为0.044和1.09 A/W。在6 V偏压和254 nm光照下,500 ℃生长的α-Ga2O3薄膜的响应时间为0.97/0.36 s,600 ℃的样品响应时间却增大为2.89/4.92 s,这主要是Sn辅助生长在α-Ga2O3薄膜内形成了施主杂质,影响了载流子的输运效率。

来源：2025年第2期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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