砷化镓热氧化法制备β⁃Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>体块薄膜

刁肇悌; 陈威; 董鑫; 焦腾; 李政达

doi:10.37188/CJL.20210399

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砷化镓热氧化法制备β⁃Ga₂O₃体块薄膜

材料合成及性能 | 更新时间：2022-08-01

- 砷化镓热氧化法制备β⁃Ga₂O₃体块薄膜
  增强出版
- β-Ga₂O₃ Bulk Films Prepared by Thermal Oxidation of GaAs
- 发光学报 2022年43卷第7期页码：1095-1101
- 作者机构：
  
  吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室，吉林长春　130012
- 作者简介：
  
  [ "刁肇悌（1998-），女，山东菏泽人，硕士研究生，2020年于山东大学获得学士学位，主要从事宽禁带半导体材料的研究。Email： Diaozt20@mails. jlu. edu. cn" ]
  [ "董鑫（1980-），男，吉林桦甸人，博士，教授，2008 年于大连理工大学获得博士学位，主要从事宽禁带半导体材料及器件的研究。Email： dongx@jlu.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(61774072)
- DOI：10.37188/CJL.20210399
  中图分类号： O482.31
- 收稿日期：2021-12-20，
  
  修回日期：2022-01-05，
  
  纸质出版日期：2022-07-05
- 稿件说明：
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刁肇悌,陈威,董鑫等.砷化镓热氧化法制备β⁃Ga₂O₃体块薄膜[J].发光学报,2022,43(07):1095-1101.

DIAO Zhao-ti,CHEN Wei,DONG Xin,et al.β-Ga₂O₃ Bulk Films Prepared by Thermal Oxidation of GaAs[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(07):1095-1101.
刁肇悌,陈威,董鑫等.砷化镓热氧化法制备β⁃Ga₂O₃体块薄膜[J].发光学报,2022,43(07):1095-1101. DOI： 10.37188/CJL.20210399.

DIAO Zhao-ti,CHEN Wei,DONG Xin,et al.β-Ga₂O₃ Bulk Films Prepared by Thermal Oxidation of GaAs[J].Chinese Journal of Luminescence,2022,43(07):1095-1101. DOI： 10.37188/CJL.20210399.

摘要

通过对p型砷化镓（p⁃GaAs）单晶衬底高温热氧化方法制备了β⁃Ga

体块薄膜。探讨了高温氧化过程中O

流量对β⁃Ga

体块薄膜形貌的影响。通过对体块薄膜的晶体质量、结构特性、光致发光特性的测试分析，可以发现在高温高氧环境下GaAs转变为β⁃Ga

体块薄膜的过程与Langmuir蒸发相关。当O

流量较低时（0.2 L/min），GaAs衬底处于缺氧状态，所制备样品呈现纳米线状形貌；而当通入O

流量超过0.4 L/min时，GaAs衬底被完全氧化为具有纳米岛状结构的β⁃Ga

体块薄膜，且晶体质量得到显著提高。本文提出的砷化镓单晶热氧化工艺可以高效、低成本地获得较高结晶质量的纳米结构β⁃Ga

体块薄膜，对于β⁃Ga

材料的应用具有极大的丰富作用。

Abstract

In this paper， β-Ga

bulk films were prepared by high-temperature thermal oxidation of p-type gallium arsenide （p-GaAs） single crystal substrate. The effect of O

flow rate on the morphology of β-Ga

bulk films was also discussed. By testing and analysing the crystal quality， structural characteristics and photoluminescence characteristics of the bulk films， we found that the transformation of GaAs into β-Ga

bulk films was related to Langmuir evaporation. When the O

flow rate was low（0.2 L/min）， GaAs substrate was in anoxic state， and the prepared samples showed nanolinear morphology. However， when the flow rate of O

exceeds 0.4 L/min， GaAs substrate is completely oxidized into β-Ga

bulk film with nanometer island structure， and the crystal quality is significantly improved. The thermal oxidation process based on the GaAs single crystal proposed in this article can obtain nano-structured β-Ga

bulk films of high crystal quality with high efficiency and low cost. This process enriches the application of β-Ga

materials greatly.

关键词

Keywords

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