MOCVD外延的（010）β-Ga2O3中原位寄生微结构界面与缺陷形成机制研究

作     者：宋先强 何云龙 王湛 陆小力 孙静 周颖 刘洋 范佳桐 何晓宁 郑雪峰 马晓华 郝跃 

作者机构：State Key Laboratory of Wide-Bandgap Semiconductor Devices and Integrated TechnologyNational Engineering Research Center of Wide Band-Gap SemiconductorSchool of MicroelectronicsXidian University School of Electronic EngineeringXi'an University of Posts&Telecommunications Guangzhou Institute of TechnologyXidian University Shaanxi Semiconductor Industry Association 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学:材料科学(英文版))

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China (62474133, U2241220 and 62304172) the Opening Project of State Key Laboratory of Wide Bandgap Semiconductor Devices and Integrated Technology (2413S111) the Fundamental Research Funds for the Central Universities of China (QTZX23019 and ZDRC2002) in part by Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation(2021A1515110020) 

摘      要：在本文中,我们在MOCVD外延生长的（010） β-Ga2O3薄膜中的界面缺陷形貌结构及形成机理进行了系统分析.通过观测发现了一种丘状表面缺陷,该缺陷呈多边形,并沿[001]方向呈现出脊状凸起.透射电子显微（TEM）微观分析表明,多边形丘状缺陷由孪晶组成,呈倒金字塔形嵌入外延层中,并沿[100]晶向具有二重旋转对称性.缺陷晶格与完美晶格之间的边界呈带状,伴随复杂的位错结构,其孪晶区与基体的结构关系被确定为[001]Matrix||[010]Defect和{-310}Matrix||{-201}Defect.（010）β-Ga2O3同质外延层中的表面缺陷成因不仅与衬底缺陷有关,还受到外延工艺条件的影响.最后,我们通过EDX分析和实验证实,缺陷的形成可能主要归因于生长过程中镓原子和/或氧空位的局部聚集.该研究为β-Ga2O3外延薄膜中的缺陷机制提供了全新的视角,并为Ga2O3材料外延技术改进以及功率器件性能提升奠定了重要基础.