[发明专利]一种010择优取向的β-Ga2

说明书

本发明涉及一种010择优取向的β‑Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;薄膜的制备方法，具体步骤如下：1)将玻璃基板预处理后放入沉积腔体内，并将沉积腔体抽真空至10Pa以下；2)向沉积腔体内通入稀释气体使沉积腔体内达到沉积压强，关闭稀释气体，然后将原料罐内前驱体加热至升华温度，打开激光照射玻璃基板表面，使玻璃基板达到沉积温度，同时向沉积腔体内通入载气和反应气进行沉积，在玻璃基板上沉积得到β‑Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;薄膜。本发明采用激光化学气相沉积法，通过调整实验参数控制薄膜的取向，在低成本的石英玻璃基板表面成功制备出010择优取向的β‑Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;多晶薄膜，对于拓宽β‑Gasubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;多晶薄膜的应用范围具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于单晶生长技术领域，具体涉及一种010择优取向的β-Ga₂O₃薄膜的制备方法。

背景技术

β-Ga₂O₃是一种新型的宽禁带半导体材料，其禁带宽度约为4.9eV。大的禁带宽度使β-Ga₂O₃具备制作高耐压、大功率、低损耗功率器件及深紫外光电器件的能力；除此之外，β-Ga₂O₃也被广泛应用于高温气敏传感、光电解、LED发光等领域。β-Ga₂O₃为单斜结构晶体，空间群为C2/m，晶格常数是α＝β＝90°，γ＝103.82°，其结构上的极其不对称导致了性能上的各向异性。例如，β-Ga₂O₃单晶010方向的热导率(27.0Wm^-1K^-1)约为其它方向的2～3倍，电导率(38Ω^-1cm^-1)约为001方向的20倍，双光子吸收系数TPA(1.2cm/GW)远高于β-Ga₂O₃的双光子吸收系数(0.6cm/GW)。目前，高质量β-Ga₂O₃单晶的成本仍然很高，而具有择优取向的多晶薄膜也可以表现出各向异性的特点，因此，对多晶体择优取向理论的研究，不仅能拓宽多晶体的应用范围，同时也能降低对价格高昂的单晶体的需求。

当前研究常通过选用失配率低的单晶衬底来限制晶体薄膜的取向，且已经成功在异质衬底上制备出高质量100、001和取向β-Ga₂O₃薄膜。然而，010晶面对称性较低，与010取向β-Ga₂O₃薄膜符合外延关系的异质衬底尚未被发现，而同质衬底的价格昂贵且导电导热性质不佳；除此之外，010面的表面能较高(约2.78J/m²)，在传统制备方法的沉积温度(小于1100℃)下，反应原子无法获得足够的能量沿高能面排列进而形成010择优取向。基于上述原因，目前尚未有研究者在异质衬底上制备出010择优取向的β-Ga₂O₃多晶薄膜，这限制了高取向β-Ga₂O₃多晶薄膜的发展。因此，探索一种制备010择优取向的β-Ga₂O₃多晶薄膜的方法，对于拓宽其应用范围具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种

010择优取向的β-Ga₂O₃薄膜的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种010择优取向的β-Ga₂O₃薄膜的制备方法，具体步骤如下：