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氧化镓 || 氢在Ga2O3中
摘要： 带隙大于氮化镓（GaN）3.4电子伏特的半导体正成为一类新型超宽禁带（UWBG）电子材料[1-5]。尽管超宽禁带材料具有广阔的应用前景，但人们对其基本特性的认识仍处于早期发展阶段。本章重点研究氢杂质及其与β-氧化镓中其他缺陷的相互作用，β-氧化镓是一种具有4.9电子伏特超宽禁带的透明导电氧化物[6-9]。（本章所指均为热稳定性最高的单斜晶系β相氧化镓。）
关键词： 透明导电氧化物、氢气、缺陷、超宽禁带半导体、氧化镓（Ga2O3）
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || 氧化镓的欧姆接触
摘要： 在半导体表面沉积金属以形成低接触电阻、高可靠性的电接触，同时确保金属化过程不对器件造成不利影响，这是器件制造中最关键的挑战之一。因此，深入理解接触机制对器件的成功制造与商业化至关重要。载流子穿越金属-半导体结的物理特性决定了金属接触呈现整流性（即肖特基接触）或非整流性。当电流-电压关系具有低界面接触电阻Rc且呈理想线性时，这种非整流接触被称为欧姆接触。过去针对每类半导体材料，实现低接触电阻Rc（Ω·mm）或接触电阻率ρc（Ω·cm2）都需大量研究。通常欧姆接触的成功制备依赖三个核心要素：高掺杂或简并半导体、金属化材料选择及热退火工艺。以硅为例，早期研究多聚焦扩散工艺，但离子注入的可控性与重复性最终使其成为行业标准。对于基于GaAs或GaN的化合物半导体异质结构器件，二维电子气（2DEG）的存在要求采用多层金属化沉积与退火方案，其工艺细节历经多年优化。特别在III族氮化物高电子迁移率晶体管（HEMTs）中，由于位错密度高导致退火时通过缺陷辅助形成金属-氮化物合金而降低势垒高度，异质外延GaN上较易形成欧姆接触。然而随着GaN晶体生长技术突破，同质外延GaN的位错密度降低数个数量级，在相同工艺条件下获得的接触电阻自然更高[1]。为此，提供n+掺杂GaN的再生长技术已成为常规手段。
关键词： 热退火、半导体、金属化、氧化镓、接触电阻、欧姆接触
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || 氧化镓的干法刻蚀
摘要： 在制造紫外日盲光电探测器、各类晶体管及传感器等器件时，通常需要对Ga2O3进行图形化处理[1,2]。该工艺通过使用介质或光刻胶掩模?；び性辞?，对半导体材料进行刻蚀实现?？淌垂ひ罩饕治酱罄啵阂合嗫淌矗词淌矗┖推嗫淌矗ǖ辈捎玫壤胱犹逄峁┓从αＷ邮背莆煞淌矗3]?？淌垂ひ湛筛菟俾省⒀≡裥?、均匀性、方向性（各向同性或各向异性）、表面质量及重复性等参数分类[3]。所有刻蚀过程都包含三个基本环节：(i) 刻蚀粒子向待刻蚀表面迁移；(ii) 发生化学反应生成可溶于周围介质的化合物；(iii) 副产物从刻蚀区域移除，使新鲜刻蚀剂能接触表面。其中(i)和(iii)通常统称为扩散过程（尽管可能存在对流现象）。这些环节中最缓慢的步骤主要决定了刻蚀速率，该速率可能受扩散限制或化学反应限制。
关键词： 反应离子刻蚀、感应耦合等离子体、氧化镓、等离子体刻蚀、干法刻蚀
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || (?201)β-Ga2O3上电介质的能带排列
摘要： β-Ga2O3是一种极具吸引力的宽直接带隙半导体（约4.9电子伏特），适用于功率电子器件、真正的日盲紫外探测及极端环境应用[1-16]。在Ga2O3的五种晶相中，β单斜晶构型最为突出——目前商业上已能提供直径达4英寸的晶圆，随着工艺进一步优化及更多晶体生长企业进入市场，其价格预计将在未来几年显著下降。α和ε构型在确定生长参数方面已被证实更具挑战性。氢化物气相外延法（HVPE）对这两种晶相的生长虽展现出一定潜力，但仍需大量开发工作。因此，本章所有讨论均针对β相展开。
关键词： 极端环境应用、β-氧化镓、紫外探测、功率电子学、氢化物气相外延、单斜晶构型、带隙
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || 氧化镓中的辐射损伤
摘要： β-Ga2O3具有约4.9电子伏特的大带隙和估算的8兆伏/厘米临界电场强度。其大带隙特性支持高温器件运行，而高临界电场则可实现高压工作（相对于最大击穿电压）。目前已报道的最常见器件结构为肖特基整流器。该材料在高频率GHz频段开关应用中还具有低功耗潜力。同样，基于Ga2O3的光电探测器因其作为真正日盲深紫外（UV）探测器的潜力而备受关注——这类探测器截止波长低于280纳米，可应用于军事紫外波段探测、空气净化、空间通信、臭氧层监测及火焰传感等领域。
关键词： β-氧化镓、光电探测器、辐射损伤、肖特基整流器、宽禁带半导体
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || 氧化镓（Ga2O3）纳米带器件
摘要： β-氧化镓（β-Ga2O3）作为一种新型（光电）电子材料极具吸引力，尤其适用于高功率电子器件和日盲光电探测器（PDs）。该材料在室温下具有约4.8-4.9 eV的超宽直接带隙，并具备优异的热稳定性和化学稳定性[1, 2]。已知β-Ga2O3的理论击穿电场强度（Ebr）可达8 MV/cm，最新研究实验证实其Ebr达到3.8 MV/cm，这一数值高于氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）。在4H-SiC和GaN等主流宽禁带半导体中，β-Ga2O3的巴利加优值（BFOM）同样表现突出[3-6]。这些卓越特性催生了大量基于β-Ga2O3的电子器件研究，包括金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFETs）、金属半导体场效应晶体管（MESFETs）和肖特基势垒二极管[7-10]。此外，β-Ga2O3的宽禁带特性使其天然具备日盲特性，无需额外滤光片即可制造阻断长波段光的日盲PDs[11]。目前通过多种生长方法（特别是可制备高质量大尺寸单晶衬底的导模法EFG）已能商业获取β-Ga2O3单晶[12, 13]，但在开发高功率电子器件时需考虑其较低的热导率特性。
关键词： 高功率电子器件、β-氧化镓、宽禁带半导体、光电子学、日盲光电探测器
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || Ga2O3-光辅助分解杀虫剂
摘要： 近年来，含氟和/或三氟甲基基团的杀虫剂产量持续增长[1]。这些含氟化学品具有优异的理化特性，如吸附性、疏水性、热化学稳定性及生物活性[2]，因而受到广泛研究并应用于多个领域[3]。现有文献报道了常见杀虫剂的污染情况、健康风险及污染物处理系统，但对含氟物质分解的研究却寥寥无几。全氟辛酸（PFOA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）等全氟化合物由美国杜邦公司于1947年研发[4]，至今已过去七十年。这类物质曾大量用于消防水雾喷洒，导致全球水域环境普遍污染。由于初期使用量较低，人们未能充分认识其潜在危害。但近年来产量激增，这些含氟化学品的使用已不可避免地造成严重的生态与环境后果。
关键词： 光催化降解、废水处理、含氟化学品、氧化镓、杀虫剂
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || 基于Ga2O3的气体传感器
摘要： β-Ga2O3因其宽带隙特性（4.9电子伏特）和高击穿电场等本征材料属性，近期在日盲深紫外探测器及高温高功率电子器件领域备受关注。该材料还能作为反应性氧化层，对多种气体（尤其在恶劣环境的高温条件下）具有高灵敏度。近期已有多篇关于β-Ga2O3基气体传感器的报道[1-20]。本章将综述β-Ga2O3的气敏机理与传感特性：首先解析其材料属性以阐明氧化物表面与不同气体分子的相互作用机制；研究β-Ga2O3晶体结构及(201)和(010)晶向表面的原子构型；探讨这两种晶向单晶的干/湿法刻蚀特性与金属接触性能，以拓展器件应用范围；通过分析最新β-Ga2O3基氢气传感器研究成果，对比(201)与(010)晶向单晶的氢敏特性差异，从而提升氢气检测效能。
关键词： 晶体结构，β-氧化镓，高温应用，湿法与干法刻蚀，欧姆接触，气体传感器，氢气传感器
更新于2025-09-09 09:28:46
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氧化镓 || 功率MOSFET和二极管
摘要： 基于氧化镓的晶体管和二极管具有使其成为大功率器件理想候选材料的基本电子特性。其中许多特性直接源自Ga?O?的宽禁带（Eg=4.85电子伏特），包括极高的击穿电场强度（约8兆伏/厘米）。这一高击穿电场使得氧化镓基器件能在高漏极电压（V击穿?100伏）下工作，同时保持大动态范围。此外，Ga?O?的宽禁带允许器件在高温（>300°C）下运行而不退化。氧化镓还具有高电子饱和漂移速度（vsat=2×10?厘米/秒），这对其高电流密度（Imax=qnvsat，其中q=1.6×10?1?库仑，n=电荷密度，vs=电子饱和漂移速度）有部分贡献。尽管氧化镓的热导率相对较低，但高质量本征氧化镓衬底的快速发展降低了整体生产成本，并避免了困扰氮化镓和碳化硅器件的诸多缺陷问题。预计氧化镓基器件将与中功率硅基器件以及高功率氮化镓和碳化硅基电子器件形成竞争。
关键词： 氧化镓，高电击穿场强，高饱和电子漂移速度，高功率器件，宽禁带
更新于2025-09-09 09:28:46
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用于提高Ga2O3:Zn深紫外光电导探测器灵敏度的石墨烯叉指电极
摘要： 近年来，石墨烯（Gr）因其高导电性和高透光率被广泛用作光电探测器的透明电极材料。然而，目前对石墨烯的低效操控阻碍了此类探测器阵列化及实际应用。我们发明了一种多步法精确裁剪石墨烯为叉指电极，用于制备基于锌掺杂氧化镓薄膜的高灵敏、稳定的深紫外光电探测器。与采用普通金属电极的器件相比，该探测器展现出一系列优异性能：极低暗电流（~10^-11安培）、超高光电导增益比（>10^5）、良好响应度（1.05安培/瓦特）以及对深紫外波段的卓越选择性。光电流和响应度的提升归因于石墨烯增强了入射光子通量，以及石墨烯与Ga2O3:Zn薄膜界面处内建电场分离载流子的作用。这种石墨烯裁剪方案不仅能提升器件性能，更重要的是推动了石墨烯的实际应用发展。
关键词： 氧化镓、光电探测器、深紫外、石墨烯叉指电极、超低暗电流
更新于2025-09-09 09:28:46