利用光致发光测量氧退火引起的 β-Ga2O3 外延膜内缺陷变化
材料科学
2020-10-01 v1
摘要
本工作中，我们利用光致发光光谱（PL）监测金属有机气相外延（MOVPE）生长的不同 O2 氛围下退火所诱导的 n 型 (010) Ga2O3 薄膜中紫外、紫外'、蓝与绿发射带的变化。在 successively 更高温度下的退火以近乎相同的速率降低了总体 PL 产率与紫外强度，表明至少一种非辐射缺陷类型的形成增加。同时，蓝/紫外与绿/紫外的 PL 产率比升高，提示与这些发射相关的缺陷浓度随 O2 退火而增加。利用 240 与 266 nm 偏振相关激发的不同吸收系数，我们发现体材料中非辐射缺陷生成的总激活能为 0.69 eV，而近表面为 1.55 eV。我们还推导出近表面绿光发射相关缺陷的激活能为 0.60 eV、贯穿薄膜为 0.89–0.92 eV，而蓝光相关缺陷在各深度的激活能范围为 0.43–0.62 eV。最后，我们观察到温度高于 1050 oC 时出现的丘状表面形貌以及 Cr 从衬底向薄膜的扩散。这些观察结果与 VGa 及其复合物的形成与扩散作为 O2 退火中主导过程相一致，但尚需进一步工作以确定哪些缺陷与复合物提供辐射与非辐射复合通道，以及表面与体相中缺陷群体间发生的详细动力学过程。
引用
@article{arxiv.2009.14741,
title = {Oxygen annealing induced changes in defects within beta-Ga2O3 epitaxial films measured using photoluminescence},
author = {Rujun Sun and Yu Kee Ooi and Praneeth Ranga and Arkka Bhattacharyya and Sriram Krishnamoorthy and Michael A. Scarpulla},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.14741},
year = {2020}
}
备注
14 pages, 3 figures