Ti 合金化 $\alpha$-Ga$_2$O$_3$：迈向宽带隙工程之路

利用 Ti$_2$O$_3$ 和 Ga$_2$O$_3$ 之间同构的 $\alpha$ 相以及较大的带隙差异，本文研究了 Ti 作为 $\alpha$-Ga$_2$O$_3$ 带隙调节剂的适用性。通过原子层沉积在蓝宝石衬底上合成了一系列不同 Ti 浓度的 Ti:Ga$_2$O$_3$ 薄膜，并对其进行了表征，以确定该合金的结晶度和带隙如何随成分变化。结果表明，可以沉积出 Ti 含量高达 x~5.3% 的结晶态 $\alpha$-(Ti$_x$Ga$_{1-x}$)$_2$O$_3$ 薄膜。当 Ti 浓度更高时，薄膜变为非晶态。在结晶薄膜中实现了约 270 meV 范围的带隙调节，并且在 Ti 比例最高（相对于 Ga 为 61% Ti）的薄膜中观察到了相对于纯 $\alpha$-Ga$_2$O$_3$ 高达约 1.1 eV 的最大带隙变化。在低 Ti 比例下保持晶相的能力伴随着显著的带隙调节，这为带隙工程及增强 $\alpha$-Ga$_2$O$_3$ 在光电器件中的应用多功能性展现了良好前景。