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人工晶体学报2024年第08期:Al掺杂对β-Ga_2O_3薄膜光学性质的影响研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:钟琼丽;王绪;马奎;杨发顺;

单位:贵州大学大数据与信息工程学院;贵州省微纳电子与软件技术重点实验室;半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心;

摘要:近年来,半导体器件向着高散热性、高击穿场强和低能耗的方向发展,因此超宽禁带半导体材料β-Ga_2O_3具有广阔的应用前景,而有效掺杂是实现β-Ga_2O_3器件的基础。实验采用磁控溅射法制备Ga_2O_3/Al/Ga_2O_3/Al/Ga_2O_3复合结构,经高温退火使Al原子热扩散进入薄膜中,形成Al掺杂的β-Ga_2O_3薄膜。采用激光区熔法使薄膜区域熔化再结晶,进一步提升掺杂质量。对Al掺杂β-Ga_2O_3薄膜的晶体性质、杂质含量及光学性质进行了测试表征。结果表明:Al掺杂不改变β-Ga_2O_3薄膜的晶体结构;随着Al层溅射时间延长,掺杂含量逐渐增加;当Al溅射时间为5和10 s时,薄膜紫外吸收率分别为40%和50%;随着Al溅射时间的增加,Al掺杂β-Ga_2O_3薄膜紫外区域光吸收率逐渐增强,Al溅射时间为300 s时,β-Ga_2O_3薄膜的光吸收率接近90%;低浓度的Al掺杂会导致β-Ga_2O_3薄膜的禁带宽度变窄。

关键词:β-Ga_2O_3薄膜;;Al掺杂;;磁控溅射;;Ga_2O_3/Al/Ga_2O_3/Al/Ga_2O_3复合结构;;光吸收;;光学带隙

基金资助:半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心开放基金项目(ERCME-KFJJ2019-(01))