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解决 γ‐Ga2O3 中的无序问题
氧化镓是一种超宽带隙 (UWBG) 半导体，有望扩展电力电子、日盲紫外光电探测器、气体传感设备和太阳能电池等领域的功能和应用极限。[1,2] 它已成功应用于一些领域，包括荧光粉和电致发光 (EL) 设备、[3] 日盲光电探测器、[4,5] 光催化 [6] 和电力电子。[7,8] Ga 2 O 3 与许多其他多态氧化物体系（如 Al 2 O 3 、In 2 O 3 和 Sb 2 O 3 ）相似，除了热力学稳定的单晶 β 相（C 2/ m）之外，至少还存在四个相。这些相包括菱面体 α -Ga 2 O 3 ( 3 ) R c 、立方 γ -Ga 2 O 3 ( 3 ) Fd m 、正交 ε / κ -Ga 2 O 3 ( Pna 2 1 ) 和立方 δ -Ga 2 O 3 ( 3) Ia 相。需要注意的是，δ 相的存在仍有待讨论，有人认为它可能是由 β 相和 ε / κ 相混合形成的。[9]
Vertical β-Ga2O3 power electronics
β -ga -ga 2 O 3具有8 mV/cm的高度有希望的临界电场，与其他宽带镜头材料相比，具有改进穿孔的设备[1，2]。从熔融和超过10μm的表现层生长的4英寸晶片，这些层由卤化物蒸气相增长的外观层和高度可控制的掺杂浓度生长，铺平了垂直功率设备的方式。β -ga 2 O 3社区始终提高了高于SIC或GAN优于SIC或GAN的平均批判性电场，这适用于900 V超过900 V [1]的中/高压基础设施。垂直β -GA 2 o 3功率电子近年来取得了巨大进步，例如各种表面/界面工程，各种边缘终止，准内式垂直晶体管等。
GA2O3材料和设备研究GA2O3材料和设备研究
上下文：基于宽间隙半导体材料（SIC，GAN）的电子组件在中型电子应用（10 kV / 100 A）（例如混合 /电动汽车行业）中经历了相当大的增长。超出了该功率范围，从能量问题的角度和CO 2排放的降低的角度来看，提高功率密度和开关/转换效率的挑战是相当大的，尤其是在电源分配（智能电网）和运输（Rail）的应用。为了满足这些功率要求，有必要转向带有适当带隙能量（> 4 eV）和分解字段（> 10 mV.cm-1）的所谓的超宽间隙（UWBG）材料，例如钻石，艾加（Algan）或GA 2 O 3。，GA 2 O 3具有直径为150 mm的商业基材的独特优势，其成本合理（比SIC便宜3倍）。对UWBG材料的一个非常强烈的挑战仍然是它们的兴奋剂。再次，鉴于可以在宽的值范围内轻松实现n掺杂[1-3]，GA 2 O 3仍然引起了人们的关注。单极功率设备已通过正常运行[4-6]证明。通常无法使用电源设备的缺少技术构建块是生产双极设备的P型掺杂。开发了基于GA 2 O 3的设备的创新技术领域，并且对P型掺杂的控制需要研究由材料中陷阱或缺陷引起的电子水平的研究。这些缺陷也可以通过技术过程（植入，雕刻，金属污染）引起。在此主轴上开发了双极技术，博士学位受试者将主要集中精力。的确，INL实验室和“功能材料”团队在电气和电流技术方面具有广泛而独特的专业知识，用于研究由陷阱和宽频率半导体中的陷阱和缺陷引起的电子水平。
AlGaAs-GaAsP-β-Ga2O3 npn 的初步演示...
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通过 MOVPE 沉积 Ga2O3 的研究...
氧化镓 Ga 2 O 3 是一种很有前途的半导体电子材料。近年来，对其性质和合成技术进行了广泛的研究 [1,2]。不幸的是，对其外延生长的研究只集中在一个狭窄的最佳条件范围内。具体来说，还没有发表过关于宽区间温度变化对沉积速率影响的数据。这些数据对于彻底了解金属有机气相外延 (MOVPE) 的机制、充分考虑整个反应器容积内的化学和物理过程以及优化外延反应器的几何形状是必需的。在本研究中，研究了 MOVPE 中 Ga 2 O 3 沉积速率对宽区间温度变化的依赖关系。将获得的结果与众所周知的 GaN 和金属镓 (三甲基镓的单独热解) 的依赖关系进行了比较。为了排除反应器设计和温度测量方法对结果的影响，我们在类似条件下直接在同一反应器中测量了这些依赖关系。与任何其他化学气相外延工艺一样，MOVPE 中的沉积速率对温度的依赖性也具有三个明显的部分。在低温下，沉积速率受表面化学反应速率控制。这种生长方式称为动力学受限方式。在最简单的情况下，阿伦尼乌斯曲线的线性部分与之相对应。在存在分子氢甚至原子氢的情况下，动力学部分向低温（与金属有机化合物的单独热解依赖性相比）移动，这些氢可能由 V 族氢化物提供。在较高温度下，沉积速率受组分向表面的传输控制。
β-GA2O3的设备拓扑热管理...
超宽的带隙半导体β加氧化物（β -GA 2 O 3）使电子设备的低传导损失和高功率有望。但是，由于β -GA 2 O 3的天然较差的导热率，其功率设备具有严重的自加热效果。为了克服这个问题，我们强调了使用TCAD模拟和实验的设备结构对β -GA -GA 2 O 3 Schottky屏障二极管（SBD）的峰值温度的影响。在TCAD中模拟了SBD拓扑，包括β -GA 2 O 3的晶体取向，Schottky金属，阳极面积和厚度的工作功能，表明β -GA -GA 2 O 3的厚度在降低二极管峰值温度方面起着关键作用。因此，我们制造了具有三个不同厚度外延层和五个不同厚度底物的β -GA 2 O 3 SBD。使用红外热成像摄像头测量二极管的表面温度。实验结果与模拟结果一致。因此，我们的结果为高功率β -GA -GA 2 O 3二极管提供了新的热管理策略。
柔性结晶β-GA2O3太阳灯光光电探测器
本文报告了基于β-GA 2 O 3纳米膜（NM）的柔性光电探测器（PDS）及其光电特性在弯曲条件下的证明。柔性β-GA 2 O 3 nm PDS在弯曲条件下表现出可靠的太阳灯光检测。有趣的是，在弯曲条件下观察到了最大太阳盲图的波长略有变化。为了研究这种峰值变化的原因，测量了不同应变条件下β-GA 2 O 3 nms的光学特性，并揭示了由于β-GA 2 O 3 Nms中纳米级裂纹而导致的折射指数，灭绝系数和应变的β-GA 2 O 3 Nms的带隙。多物理学模拟和严密功能理论的计算结果的β-GA 2 O 3 nms表明，传导带的最小值和价带的最大状态几乎与施加的单轴菌株线性移动，从而导致β-GA 2 O 3 Nm的光学性质变化。我们还发现，β-GA 2 O 3 nm中的纳米间隙在弯曲条件下在弯曲条件下增强β-GA 2 O 3 nm PD的光自抑制至关重要，这是由于二次光吸收的光吸收了纳米间隙表面的光。因此，这项研究提供了一条可行的途径，以实现高性能灵活的光电探测器，这是将来的灵活传感器系统中必不可少的组件之一。
β-GA2O3 Schottky的可靠电性能...
大小（2×2 mm 2）β -GA -GA 2 O 3 Schottky屏障二极管（SBD）的电气和陷阱特性已有50至350 K报道。理想因素（n）从1.34降低到几乎统一，随着温度从50 K上升到350 K，表明近乎理想的肖特基特征。低温温度（100 k）处的泄漏电流被显着抑制，表明在低温下的状态堵塞性能出色。载体浓度（N S）和Schottky屏障高度（φB）的温度依赖性弱依赖于β -GA -GA 2 O 3 SBD的稳定电特性。应力电流密度 - 电压（J-V）和即时测量结果揭示了在恶劣的低温条件下可靠的动态性能。通过深层瞬态光谱法（电子陷阱）与低频噪声光谱中的动态性能不稳定性和Lorentzian驼峰有关，在低频噪声光谱中被揭示了β-GA-GA 2 O 3 Epilayer。这项研究揭示了在极端温度环境中利用大型β -GA -GA 2 O 3 SBD的巨大潜力。
迈向高性能 Ga2O3 电子器件
本期特刊主要关注 Ga 2 O 3 外延生长和电子器件相关主题的最新进展。实验和理论工作均可接受。我们邀请向本期特刊提交原创研究文章/通讯和综合评论论文。本期特刊将涵盖的主题包括但不限于： 高压 Ga 2 O 3 电子器件； Ga 2 O 3 射频器件； Ga 2 O 3 异质结器件； Ga 2 O 3 薄膜的高质量外延生长； Ga 2 O 3 在异质衬底上的异质集成； Ga 2 O 3 器件的理论建模与仿真； 大尺寸 Ga 2 O 3 单晶和晶片。
(010)β-Ga2O3 的低温同质外延 ...
摘要 — 在本文中，我们报告了高迁移率 β -Ga 2 O 3 同质外延薄膜的生长温度，该薄膜的生长温度远低于金属有机气相外延的传统生长温度窗口。在 Fe 掺杂的 (010) 块体衬底上以 600 ◦ C 生长的低温 β -Ga 2 O 3 薄膜表现出卓越的晶体质量，这从测量的非故意掺杂薄膜的室温霍尔迁移率 186 cm 2 /Vs 可以看出。使用 Si 作为掺杂剂实现 N 型掺杂，并研究了 2 × 10 16 - 2 × 10 19 cm −3 范围内的可控掺杂。通过比较二次离子质谱 (SIMS) 中的硅浓度和温度相关霍尔测量中的电子浓度，研究了 Si 的掺入和活化。即使在这种生长温度下，薄膜也表现出高纯度（低 C 和 H 浓度），且补偿受体浓度非常低（2 × 10 15 cm − 3）。此外，在较低温度下生长时，可以观察到突变掺杂分布，正向衰减速度为 ∼ 5nm/dec（与在 810 ◦ C 下生长的薄膜相比，提高了 10 倍）。