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导模法生长β-Ga_(2)O_(3)晶体中的小角晶界

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硅酸盐学报 2023年第6期51卷 1406-1411页

作者：王佩穆文祥侯童贾志泰陶绪堂山东大学晶体材料国家重点实验室新一代半导体材料研究院晶体材料研究院济南250100 山东省工业技术研究院济南250100

Ga_(2)O_(3)作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料,其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga_(2)O_(3)(100)晶面,会破坏晶体结构完整性,降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β... 详细信息

Ga_(2)O_(3)作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料,其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga_(2)O_(3)(100)晶面,会破坏晶体结构完整性,降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β-Ga_(2)O_(3)晶体中的小角晶界进行宏观分析和微观结构表征。研究表明:小角晶界两侧的刻蚀坑形状和朝向相同,晶界两侧的晶粒取向差约为3°,除此之外,小角晶界会使摇摆曲线出现肩峰及展宽,通过对β-Ga_(2)O_(3)晶体中小角晶界缺陷的微观结构进行表征,填补了小角晶界缺陷的研究空白。

关键词：导模法 β-氧化镓小角晶界摇摆曲线

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导模法生长β-GaO晶体中的小角晶界

硅酸盐学报 2023年

作者：王佩穆文祥侯童贾志泰陶绪堂山东省工业技术研究院山东大学晶体材料国家重点实验室新一代半导体材料研究院晶体材料研究院

Ga2O3作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料，其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga2O3(100)晶面，会破坏晶体结构完整性，降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β-Ga2O3晶... 详细信息

Ga2O3作为最具发展潜力的超宽禁带半导体材料，其晶体缺陷方面还缺乏深入且全面的研究。面缺陷小角晶界主要存在于β-Ga2O3(100)晶面，会破坏晶体结构完整性，降低晶体质量。采用化学刻蚀法和透射电子显微镜技术对导模法生长β-Ga2O3晶体中的小角晶界进行宏观分析和微观结构表征。研究表明：小角晶界2侧的刻蚀坑形状和朝向相同，晶界2侧的晶粒取向差约为3°，除此之外，小角晶界会使摇摆曲线出现肩峰及展宽，通过对β-Ga2O3晶体中小角晶界缺陷的微观结构进行表征，填补了小角晶界缺陷的研究空白。

关键词：导模法 β-氧化镓小角晶界摇摆曲线

雾化学气相外延法异质外延GaO薄膜的生长特性

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硅酸盐学报 2023年

作者：谢佳慧穆文祥李竹程李光清李阳贾志泰陶绪堂山东省工业技术研究院山东大学晶体材料国家重点实验室新一代半导体材料研究院晶体材料研究院

氧化镓各晶相的应用广泛，亚稳相只能通过外延的手段获得。选择合适的生长方法和提高异质外延水平仍是学术界一直探讨的问题。采用雾化学气相沉积(Mist-CVD)法在蓝宝石衬底上异质外延生长了氧化镓薄膜，通过优化工艺条件实现了物相调控... 详细信息

氧化镓各晶相的应用广泛，亚稳相只能通过外延的手段获得。选择合适的生长方法和提高异质外延水平仍是学术界一直探讨的问题。采用雾化学气相沉积(Mist-CVD)法在蓝宝石衬底上异质外延生长了氧化镓薄膜，通过优化工艺条件实现了物相调控，系统研究了外延膜的结晶质量、组分和表面形貌，以及生长速率变化规律。同时，探究了Mist-CVD生长系统中，Ga2O3外延膜的晶体成核及晶相控制机理。在原有α-Ga2O3生长工艺的基础上，制备了α/ε混相薄膜、ε-Ga2O3纯相薄膜，呈三维岛状生长模式。在ε-Ga2O3纯相薄膜的基础上，随着氧气流量的增加，结晶质量先稳定后下降，生长速率先增加后降低，最高达到3 μm/h。通过退火，获得了β-Ga2O3纯相薄膜，表面粗糙度由10.8 nm降低至5.42 nm。在利用Mist-CVD法进行不同晶相外延调控及其生长机理研究方面具有一定借鉴意义。

关键词： Ga O 异质外延雾化学气相沉积法蓝宝石衬底

斜切角对β-GaO(100)面衬底加工的影响研究

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人工晶体学报 2023年

作者：李信儒侯童马旭王佩李阳穆文祥贾志泰陶绪堂山东大学新一代半导体材料研究院晶体材料国家重点实验室山东工业技术研究院

本文研究了斜切角的引入对β-Ga2O3(100)面衬底加工的影响，分析了斜切角分别为0°、1°、6°时，(100)面衬底在加工过程中的形貌变化以及不同抛光参数对衬底抛光的影响。实验结果表明，随着斜切角的增大，(100)面衬底在加工过程中的解... 详细信息

本文研究了斜切角的引入对β-Ga2O3(100)面衬底加工的影响，分析了斜切角分别为0°、1°、6°时，(100)面衬底在加工过程中的形貌变化以及不同抛光参数对衬底抛光的影响。实验结果表明，随着斜切角的增大，(100)面衬底在加工过程中的解理损伤问题得以改善，加工后表面粗糙度降低，材料去除方式出现了脆性去除-脆塑性混合去除-塑性去除的转变。较小的抛光压力可以有效抑制解理损伤，改善表面质量。斜切角为6°时的(100)面衬底抛光效率高，抛光后表面粗糙度可达到Ra≤0.2 nm。

关键词： β-Ga O 解理斜切角抛光表面粗糙度

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Ni掺杂β-GaO单晶的光、电特性研究

人工晶体学报 2023年

作者：陈绍华穆文祥张晋董旭阳李阳贾志泰陶绪堂山东大学新一代半导体材料研究院晶体材料国家重点实验室山东工业技术研究院

本文使用导模法(EFG)生长了Ni掺杂β-Ga2O3单晶，并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni2+掺杂对β-Ga2O3光学特性的影响... 详细信息

本文使用导模法(EFG)生长了Ni掺杂β-Ga2O3单晶，并通过粉末X射线衍射(PXRD)和劳厄衍射(Laue diffraction)分别验证了其晶体结构和晶体质量。进一步通过紫外-可见-近红外透过光谱及红外透过光谱研究了Ni2+掺杂对β-Ga2O3光学特性的影响，发现其(100)面的紫外截止边为252.9 nm，对应的光学带隙为4.74 eV。此外，阴极荧光光谱(CL)测试结果显示，Ni2+掺杂β-Ga2O3单晶在600～800 nm具有宽带近红外发光特性，有望拓宽氧化镓单晶材料在宽带近红外方面的应用。

关键词：氧化镓宽禁带半导体光电性能宽带近红外发光导模法 Ni掺杂

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宽禁带半导体氧化镓晶体和器件研究进展

中国材料进展 2020年第2期39卷 113-123页

作者：陶绪堂穆文祥贾志泰山东大学晶体材料国家重点实验室

β-Ga2O3作为新型宽禁带半导体材料,近年来受到了人们的广泛关注。β-Ga2O3禁带宽度可达4. 7 e V,相比于第三代半导体SiC和Ga N,具有禁带宽度更大、击穿场强更高、Baliga品质因子更大、吸收截止边更短、生长成本更低的优点,有望成为高... 详细信息

β-Ga2O3作为新型宽禁带半导体材料,近年来受到了人们的广泛关注。β-Ga2O3禁带宽度可达4. 7 e V,相比于第三代半导体SiC和Ga N,具有禁带宽度更大、击穿场强更高、Baliga品质因子更大、吸收截止边更短、生长成本更低的优点,有望成为高压、大功率、低损耗功率器件和深紫外光电子器件的优选材料。此外,β-Ga2O3单晶可以通过熔体法生长,材料制备成本相对较低,有利于大规模应用。重点介绍了β-Ga2O3单晶的生长及工艺优化,然后对晶体加工、性能表征、光电探测及功率器件应用等方面进行了讨论,并展望了β-Ga2O3晶体未来的发展方向。

关键词： β-Ga2O3 宽禁带半导体单晶生长晶体加工紫外探测器肖特基二极管

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4英寸氧化镓单晶生长与性能

人工晶体学报 2022年第9期51卷 1749-1753页

作者：穆文祥贾志泰陶绪堂山东大学晶体材料国家重点实验室新一代半导体材料研究院晶体材料研究院济南250100

本文使用导模法(EFG)制备了4英寸氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶,并对晶体物相、结晶质量、缺陷、光学及电学特性进行了研究。晶体不同方向劳厄(Laue)衍射斑点清晰一致,符合β-Ga_(2)O_(3)衍射特征。晶体(400)面摇摆曲线半峰全宽(FWHM)为57... 详细信息

本文使用导模法(EFG)制备了4英寸氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))单晶,并对晶体物相、结晶质量、缺陷、光学及电学特性进行了研究。晶体不同方向劳厄(Laue)衍射斑点清晰一致,符合β-Ga_(2)O_(3)衍射特征。晶体(400)面摇摆曲线半峰全宽(FWHM)为57.57″,通过化学腐蚀获得其腐蚀坑位错密度为1.06×10^(4) cm^(-2)。晶体在紫外截止边为262.1 nm,对应光学带隙为4.67 eV。通过C-V测试分析获得非故意掺杂晶体中的电子浓度为7.77×10^(16) cm^(-3)。

关键词：氧化镓宽禁带半导体缺陷晶体生长导模法单晶

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基于tSNE多特征融合的JTC轨旁设备故障检测

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1244-1255页

作者：武晓春郜文祥兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

无绝缘轨道电路(Jointless Track Circuit,JTC)的轨旁设备在室外长期运营过程中,其可靠性会逐渐降低,进而给列车行车安全带来严重威胁。以轨道电路读取器(Track Circuit Reader,TCR)感应电压为基础,针对JTC故障诊断研究中轨旁设备故障... 详细信息

无绝缘轨道电路(Jointless Track Circuit,JTC)的轨旁设备在室外长期运营过程中,其可靠性会逐渐降低,进而给列车行车安全带来严重威胁。以轨道电路读取器(Track Circuit Reader,TCR)感应电压为基础,针对JTC故障诊断研究中轨旁设备故障类型复杂和故障特征提取不充分等问题,提出一种基于t分布随机邻域嵌入(t-distribution Stochastic Neighbor Embedding,tSNE)多特征融合的JTC轨旁设备故障检测模型。首先,根据不同轨旁设备故障对TCR感应电压信号的影响,分析各轨旁设备的故障特性。其次,提取TCR感应电压信号的方差、有效值、峰值因子等幅值域特征,以及排列熵、散布熵特征构成原始故障特征集。为了去除其中的冗余信息,得到具有较高判别性的融合流形特征,利用tSNE算法进行特征融合。最后输入深度残差网络(Deep Residual Network,DRN)得到故障检测混淆矩阵,实现轨旁设备故障定位。实验结果表明:tSNE算法融合后的特征在异类和同类故障样本之间分别有较大的类间间距和较小的类内间距,相比主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)、随机相似性嵌入(Stochastic Proximity Embedding, SPE)、随机邻域嵌入(Stochastic Neighbor Embedding,SNE)算法具有更优的融合特征提取效果。此外,结合DRN可以有效识别多种轨旁设备故障,达到98.28%的故障检测准确率。通过现场信号进行实例验证,结果表明该故障检测模型能满足铁路现场对室外设备进行故障定位的实际需求。

关键词：轨旁设备幅值域排列熵散布熵多特征融合故障检测

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镓酸锌薄膜材料的制备及研究进展

微纳电子与智能制造 2023年第3期5卷 1-13页

作者：徐梦凡李阳谢佳慧穆文祥贾志泰陶绪堂山东大学晶体材料国家重点实验室新一代半导体材料研究院晶体材料研究院济南250100

镓酸锌(ZnGa_(2)O_(4))作为尖晶石双金属氧化物,禁带宽度可达4.9 eV,具有优异的荧光性质、良好的化学稳定性和热稳定性,具有广泛的应用前景。ZnGa_(2)O_(4)可应用于光电领域,制备深紫外光探测器、NO传感器、金属氧化物半导体场效应晶体... 详细信息

镓酸锌(ZnGa_(2)O_(4))作为尖晶石双金属氧化物,禁带宽度可达4.9 eV,具有优异的荧光性质、良好的化学稳定性和热稳定性,具有广泛的应用前景。ZnGa_(2)O_(4)可应用于光电领域,制备深紫外光探测器、NO传感器、金属氧化物半导体场效应晶体管,还可作荧光粉发光。为全面了解材料性质,本文详细介绍了ZnGa_(2)O_(4)的晶体结构、禁带宽度、光学等性能;相比块状、粉末,ZnGa_(2)O_(4)薄膜性能更加突出,因而本文重点介绍ZnGa_(2)O_(4)薄膜的制备及应用:总结了目前几种常见的外延ZnGa_(2)O_(4)薄膜的生长方法,讨论发展趋势、分析优劣的同时对比不同外延方法并探讨温度、氧分压、锌镓比等参数对制备高质量ZnGa_(2)O_(4)薄膜的影响;汇总讨论了目前ZnGa_(2)O_(4)薄膜制备的主流器件,对其未来前景进行展望,指出问题以期为后续的技术发展提供参考。

关键词： ZnGa_(2)O_(4) 薄膜外延超宽禁带半导体氧化物半导体