利用固态SiO源实现氧化物分子束外延中可控Si掺杂：以β-Ga2O3为例

氧化物分子束外延（MBE）中由Si源材料控制Si掺杂的氧化相关问题，通过在常规 effusion 池中采用固态SiO作为替代源材料得以解决。对不同温度（$T_{SiO}$）下来自源的直接SiO通量（$\Phi_{SiO}$）的视线四极杆质谱分析确认SiO分子以3.3eV的活化能升华。在将源材料置于$10^{-5}$ mbar的O$_{2}$背景（典型氧化物MBE条件）前后，于真空测量了依赖于$T_{SiO}$的$\Phi_{SiO}$。$\Phi_{SiO}$无显著差异表明在分子O$_{2}$中源氧化可忽略。将该源安装于氧等离子体辅助MBE中，利用此源生长了Si掺杂的$\beta$-Ga2O3层。评估了衬底处的$\Phi_{SiO}$[从2.9x10$^{9}$ cm$^{-2}$s$^{-1}$（$T_{SiO}$=700{\deg}C）到5.5x10$^{13}$ cm$^{-2}$s$^{-1}$（T$_{SiO}$=1000{\deg}C）]，并通过二次离子质谱测量了$\beta$-Ga2O3层中的Si浓度，突显了氧化物MBE中前所未有的连续Si掺杂控制能力，即$N_{Si}$从4x10$^{17}$ cm$^{-3}$（$T_{SiO}$=700{\deg}C）直至1.7x10$^{20}$ cm$^{-3}$（$T_{SiO}$=900{\deg}C）。对于同质外延$\beta$-Ga2O3层，展示了与所提供的$\Phi_{SiO}$（$T_{SiO}$=800{\deg}C）相符的3x10$^{19}$ cm$^{-3}$霍尔电荷载流子浓度。在750{\deg}C同质外延生长的$\beta$-Ga2O3(010)层与在550{\deg}C异质外延生长的$\beta$-Ga2O3(-201)层之间未发现SiO掺入差异。活化氧（等离子体）的存在导致部分源氧化及相应的掺杂浓度下降（尤其在$T_{SiO}$<800{\deg}C时），这已用一个简单模型初步解释。将源在1100{\deg}C除气逆转了氧化。