后退火气氛对磁控溅射制备β-Ga_(2)O_(3)薄膜材料的影响

近年来,宽禁带半导体材料β-Ga_(2)O_(3)越来越多地受到关注,在材料制备、掺杂、刻蚀等方面都有广泛研究。射频磁控溅射是常用的β-Ga_(2)O_(3)薄膜制备方法之一,后退火处理往往是提高薄膜质量的关键工艺步骤。本文研究后退火工艺中退火温度和退火气氛对射频磁控溅射在C面蓝宝石基底上制备得到的β-Ga_(2)O_(3)薄膜材料的影响。X射线衍射和原子力显微镜表征结果表明:在氮气气氛下退火,退火温度为1000℃时得到的β-Ga_(2)O_(3)薄膜质量较优;相同的温度下,氧气气氛退火比氮气气氛退火更有利于提升薄膜的结晶性能、降低表面粗糙度;在氧气气氛下,1000℃退火得到的薄膜质量相对比900℃退火得到的薄膜质量好。

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

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。