实现记录水平电子迁移率和受控低10^15 cm^-3掺杂的(010)β-Ga2O3薄膜漂移层
应用物理
2024-11-14 v1
摘要
我们报道了金有机化学气相沉积 (MOCVD) 生长可控掺杂的4.5 μm厚β-Ga2O3薄膜，其电子浓度在10^15 cm^-3范围内，实现了最高可达200 cm^2/V·s的室温Hall电子迁移率，达到了β-Ga2O3预测理论最高室温迁移率值。β-Ga2O3肉眼薄膜在以TEGa为镓前体剂的条件下，以1.9 μm/h的生长速率，在Fe掺杂的(010)β-Ga2O3衬底上进行同质生长。为探测背景电子浓度，生长了一片无意掺杂薄膜，其Hall浓度为3.43×10^15 cm^-3，Hall迁移率为196 cm^2/V·s。通过固定所有生长条件仅改变硅烷流量实现了有意掺杂薄膜的生长，表现出从4.38×10^15 cm^-3到8.30×10^15 cm^-3的可控Hall电子浓度范围，以及194-200 cm^2/V·s的卓越Hall迁移率。C-V测量显示平坦的电荷轮廓，N_D^+ - N_A^-值与薄膜中测得的电子浓度良好相关。SIMS测量显示硅原子浓度与Hall电子浓度吻合，薄膜中碳和氢浓度低于检测限。Hall、C-V和SIMS数据表明 successfully生长了高品质的4.5 μm厚β-Ga2O3薄膜，并实现了对中10^15 cm^-3掺杂范围的可控掺杂。这些结果表明MOCVD生长了电子器件级的最高迁移率、低载流子浓度和厚度β-Ga2O3漂移层，用于下一代垂直β-Ga2O3功率器器件。
引用
@article{arxiv.2407.17089,
title = {Record-High Electron Mobility and Controlled Low 10$^{15}$ cm$^{-3}$ Si-doping in (010) $\beta$-Ga$_2$O$_3$ Epitaxial Drift Layers},
author = {Carl Peterson and Arkka Bhattacharyya and Kittamet Chanchaiworawit and Rachel Kahler and Saurav Roy and Yizheng Liu and Steve Rebollo and Anna Kallistova and Thomas E. Mates and Sriram Krishnamoorthy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.17089},
year = {2024}
}
备注
16 Pages, 10 Figures, 2 Tables