Оксид галлия — перспективный широкозонный полупроводник, в настоящее время интенсивно исследуется для создания высоковольтных диодов, транзисторов и фотоприемников солнечно-слепого диапазона. Наибольший интерес для этих задач вызывает объемный кристалл β-Ga₂O₃ и выращенные на нем гомоэпитаксиальные слои. В данной работе впервые были выращены гомоэпитаксиальные пленки β-Ga₂O₃ на плоскости (2 ̅01) монокристаллических подложек оксида галлия методом ультразвукового химического осаждения из паровой фазы (mist-CVD). Эта технология в РФ развивается только в нашей лаборатории. Показано, что данный достаточно дешевый метод эпитаксии позволяет получать слои оксида галлия и его твердых растворов, не уступающие по свои качествам пленкам, полученным с помощью промышленных MOCVD реакторов. Мы считаем, что mist-CVD процесс является наиболее перспективным для гомоэпитаксии оксида галлия, поскольку имеет высокую скорость осаждения слоя (до 2 μm/h), что существенно выше, чем для большинства других эпитаксиальных методов.

Полученные пленки достаточно однородны по толщине, отклонение от заданной величины ± 0,5%. Ни напряженного интерфейса, ни разрушения слоя обнаружено не было. При этом была подтверждена химическая однородность пленок и соответствие химического состава трехвалентному оксиду галлия. Кривая качания ω-сканирования, полученная в рентгеновском дифрактометре для отражения 4 ̅02, имеет значение FWHM = 52 arcsec, которое близко к этому параметру для монокристалла. Однако, средняя шероховатость слоев пока велика ~ 140 nm, что почти в пять раз превышает шероховатость подложки. Мы полагаем, что высокие значения шероховатости можно снизить корректировкой параметров ростового процесса.

Публикации

1. [1] P.N. Butenko et al., Materials Today Communications. 41, 110970 (2024)