Efeito da temperatura da pulverização catódica magnetron em alto vácuo na microestrutura e nas propriedades ópticas do Ga₂O₃

ZHAO Jing-jing ,  

LIU Li-hua ,  

QIN Bin-hao ,  

WANG Hai-yan ,  

YANG Wei-jia ,  

摘要

O óxido de gálio (β⁃Ga₂O₃) foi depositado em um substrato de silício Si (111) por meio de pulverização catódica magnetron de radiofrequência em alto vácuo. Foi realizado um estudo sobre o efeito da temperatura de pulverização na microestrutura e nas propriedades ópticas do Ga₂O₃. A estrutura cristalina, a morfologia da superfície e as propriedades ópticas do Ga₂O₃ foram caracterizadas e analisadas utilizando difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fluorescência. Os resultados experimentais mostram que, em um ambiente de gás Ar de alta pureza, as diferenças morfológicas do Ga₂O₃ depositado estão relacionadas ao mecanismo de crescimento sob diferentes temperaturas de pulverização. Quando a temperatura de pulverização atinge 300 ℃, o Ga₂O₃ sofre decomposição térmica formando aglomerados metálicos de Ga; quando a temperatura atinge 400 ℃, esses aglomerados metálicos atuam como catalisadores e desencadeiam o crescimento autocatalítico de nanofios de Ga₂O₃. Nos espectros de fotoluminescência (PL), as amostras de Ga₂O₃ exibem quatro picos de emissão localizados nas regiões violeta, azul e verde, dentro do intervalo de comprimento de onda de 300 a 700 nm. Os picos de emissão dos nanofios de Ga₂O₃ formados a 400 ℃ são significativamente reforçados e apresentam um leve deslocamento para o azul. A grande área superficial específica na estrutura nanométrica e os efeitos de tamanho quântico influenciam significativamente as propriedades de emissão fluorescente (PL) do Ga₂O₃. O espectro Raman mostra que a qualidade cristalina do Ga₂O₃ melhora com o aumento da temperatura de pulverização; nos nanofios formados a 400 ℃, aparecem novos modos de vibração Raman com um deslocamento para o azul de 18 cm⁻¹.

关键词

Pulverização catódica magnetron RF;Ga₂O₃;propriedades estruturais;propriedades ópticas

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