通过等离子体辅助分子束外延同质外延生长的(010)取向β-Ga?O?薄膜中的小面化与金属交换催化作用

摘要： 我们在此展示了一项关于通过等离子体辅助分子束外延技术同质外延生长的(010)取向β-Ga2O3薄膜的实验研究。我们探究了衬底处理（即氧等离子体和镓刻蚀）及多种沉积参数（即生长温度和金属与氧通量比）对最终Ga2O3表面形貌和生长速率的影响。原位与非原位表征发现，由衬底镓刻蚀及多种生长条件诱导，在标称(010)取向表面形成了(110)和(ˉ110)晶面，表明(110)是种稳定的（但尚未被探索的）衬底取向。此外，我们证明通过额外铟通量实现的金属交换催化作用能显著提升单斜相Ga2O3在高生长温度下的生长速率（增幅超三倍），同时保持低表面粗糙度（均方根<0.5纳米）并防止铟掺入沉积层。本研究为获得器件级质量薄膜提供了重要依据，并通过分子束外延技术在β-Ga2O3不同表面（如(100)和(001)）的同质外延中开辟了提高生长速率的可能性。