研究目的
研究衬底处理和沉积参数对等离子体辅助分子束外延生长的(010)取向β-Ga2O3薄膜表面形貌及生长速率的影响，并探索金属交换催化提高生长速率的潜力。
研究成果
研究表明，在高衬底温度下的富镓条件下，(010) β-Ga2O3表面会形成(110)和(ˉ110)晶面，这表明(110)可能是稳定的衬底取向。通过额外引入铟通量的金属交换催化作用能显著提高β-Ga2O3薄膜的生长速率，同时保持较低的表面粗糙度和单斜晶结构，且无明显铟掺杂。这些发现对开发适用于光电子应用的高质量β-Ga2O3薄膜至关重要。
研究不足
该研究仅限于(010)取向的β-Ga2O3薄膜，未深入探究其他晶向。观察到的小面化现象背后的机制以及In在金属交换催化中的确切作用，需要进一步的理论和实验研究。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在(010)取向衬底上实现β-Ga2O3薄膜的同质外延生长，重点研究了衬底处理（氧等离子体和镓刻蚀）及沉积参数（生长温度与金属-氧通量比）的影响。
2：样品选择与数据来源：
使用商用β-Ga2O3(010)绝缘衬底（铁掺杂）和n型衬底（锡掺杂）。通过反射高能电子衍射（RHEED）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）进行原位与非原位表征。
3：实验设备与材料清单：
配备氧等离子体源的MBE系统、RHEED装置、AFM、XRD、TEM以及基于扫描电子显微镜的能量色散X射线（EDX）光谱仪。
4：实验流程与操作步骤：
沉积前对衬底进行氧等离子体或镓刻蚀处理。在不同温度和金属-氧通量比条件下生长薄膜，部分样品额外引入铟通量以研究金属交换催化效应。
5：数据分析方法：
通过AFM分析表面形貌，RHEED和XRD解析晶体结构，EDX测定成分组成，利用薄膜厚度测量确定生长速率。
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AFM
Dimension Edge
Bruker
Used for characterizing the surface morphology of the films.
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XRD
X’Pert Pro MRD
PANalytical
Used for monitoring the crystal structure of the homoepitaxial layers.
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TEM
Titan 80-300
FEI
Used for high-resolution imaging of the films.
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EDX spectroscopy
ULTRA 55
Zeiss
Used for investigating the composition of the samples.
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MBE system
Used for the homoepitaxial growth of β-Ga2O3 thin films.
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O-plasma source
Used for substrate treatments before deposition.
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RHEED system
Createc GmbH
Used for in situ monitoring of surface treatments and thin film growth.
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