β-Ga_(2)O_(3)/4H-SiC异质结界面的结构和电子性质

利用第一性原理计算,系统性地研究了β-Ga_(2)O_(3)/4H-SiC异质结界面的结构和电子性质。利用满足电子计数规则的成键模型,构建了具有粗糙度小和带隙干净的绝缘界面,Si-O键在该界面的化学键中占主导地位。计算结果表明:对于β-Ga_(2)O_(3)和4H-SiC而言,利用杂化泛函计算得到的带隙分别为4.7 eV和3.35 eV,与实验值吻合较好;对于β-Ga_(2)O_(3)/4H-SiC异质结界面,该界面表现出半导体特性,其直接带隙为0.46 eV;同时,β-Ga_(2)O_(3)与4H-SiC形成Ⅱ型能带对齐,计算得到的价带偏移为1.72 eV,导带偏移为0.18 eV。所得结果对设计基于β-Ga_(2)O_(3)和4HSiC的电子器件具有重要意义。

SiC衬底上β-Ga_(2)O_(3)薄膜生长及p-SiC/n-β-Ga_(2)O_(3)异质结光伏特性

本文采用脉冲激光沉积(PLD)技术在p型4H-SiC衬底上,制备出沿(403)择优生长的β-Ga_(2)O_(3)薄膜。结果表明,衬底生长温度对β-Ga_(2)O_(3)薄膜的形貌、结构、组分,以及生长机理都有重要影响。当生长温度由300℃升高至500℃时,薄膜结晶质量随生长温度升高而提高,当温度进一步升高到600℃时,薄膜结晶质量变差,这是由于在相对低温(500℃以下)阶段,生长温度越高,沉积在衬底上原子的动能越大,越容易迁移,使得β-Ga_(2)O_(3)薄膜主要按照二维生长模式进行生长,薄膜结晶质量提高,表现为随着生长温度升高,粗糙度降低。但当温度上升到600℃时,由于4H-SiC衬底和β-Ga_(2)O_(3)薄膜之间的热膨胀系数存在差异,导致薄膜生长由主要以二维生长模式向三维岛状演变。基于p-4H-SiC/n-β-Ga_(2)O_(3)构筑的异质结太阳电池,其标准测试条件下光电转换效率达到3.43%。