研究目的
采用喷雾化学气相沉积（mist-CVD）技术在蓝宝石衬底上生长高质量、无裂纹的厚α-Ga2O3外延层，以应用于功率器件和日盲紫外探测器领域。
研究成果
该研究成功生长出厚度为8微米、无裂纹的高结晶度α-氧化镓外延层，其螺位错密度低且具有5.03电子伏特的间接带隙。尽管存在残余应变，该材料在高性能功率器件和日盲光电探测器领域展现出应用潜力，可成为β-氧化镓的替代材料。
研究不足
α-Ga2O3与蓝宝石之间存在4.6%的面内晶格失配，会引入应变和刃型位错，且压缩残余应变未完全释放。表面形貌粗糙，影响光学性能。需进一步优化以降低位错密度和应变。
1：实验设计与方法选择：
采用热壁式喷雾化学气相沉积系统进行生长，该系统经优化可制备出厚度达8微米且无裂纹的α-Ga2O3薄膜。该方法通过雾化镓源溶液，在常压500°C条件下将其沉积于蓝宝石衬底上。
2：样品选择与数据来源：
使用经清洗的蓝宝石(0001)衬底。镓源为溶解于去离子水（含HCl）中的乙酰丙酮镓。
3：实验设备与材料清单：
设备包括配备超声波换能器的喷雾CVD系统、石英内衬管、高分辨X射线衍射仪(D8 advance)、紫外-可见分光光度计(Lambda 950)、显微拉曼光谱仪(Horiba JY T64000)、原子力显微镜(Asylum Research)及扫描电镜。材料包含蓝宝石衬底、乙酰丙酮镓、去离子水、盐酸、氮气和氧气。
4：0)、显微拉曼光谱仪(Horiba JY T64000)、原子力显微镜(Asylum Research)及扫描电镜。材料包含蓝宝石衬底、乙酰丙酮镓、去离子水、盐酸、氮气和氧气。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：依次进行衬底清洗、溶液雾化后由氮氧混合气体载入反应腔室、500°C下生长、通过截面SEM测量膜厚。表征手段包括XRD、光学透射谱、拉曼光谱及AFM分析。
5：数据分析方法：
通过XRD摇摆曲线半高宽计算位错密度，利用Tauc图从透射谱确定光学带隙，对比参考拉曼光谱分析应变，AFM用于表面形貌观测。
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UV-visible spectrophotometer
Lambda 950
PerkinElmer
Records optical transmittance spectra
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mist-CVD system
hot-wall type
Used for heteroepitaxial growth of α-Ga2O3 films
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ultrasonic transducer
1.7 MHz
Atomizes the Ga source solution into micron-sized particles
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HRXRD system
D8 advance
Characterizes microstructures of epilayers with high resolution X-ray diffraction
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Micro-Raman spectrometer
Horiba JY T64000
Horiba
Performs Raman scattering and photoluminescence spectroscopy measurements
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AFM
Asylum Research
Investigates surface morphology
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SEM
Determines thickness from cross-section images
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