Иванов А.Ю., Шарофидинов Ш.Ш. и др.
Формирование толстого слоя ε-Ga₂O₃ на подслое GaN с V-дефектами на границе раздела 

Иванов А.Ю., Шарофидинов Ш.Ш., Панов Д.Ю., Кремлева А.В., Бауман Д.А., Романов А.Е. Формирование толстого слоя ε-Ga₂O₃ на подслое GaN с V-дефектами на границе раздела // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 6. С. 943–948. doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-6-943-948

Введение. Приведены результаты исследования по получению и характеризации квазиобъемных эпитаксиальных гетероструктур ε-Ga₂O₃/GaN различной толщины, содержащих V-дефекты на границе раздела. Актуальность работы обусловлена активным поиском путей создания приборных гетероструктур для устройств оптоэлектроники, работающих в глубоком ультрафиолетовом диапазоне, а также HEMT-транзисторов высокочастотной и мощной электроники. Одним из таких решений является эпитаксиальное выращивание толстого слоя ε-Ga₂O₃ на темплейтах с эпитаксиальным слоем GaN. ε-Ga₂O₃ отличается большой шириной запрещенной зоны и высокой спонтанной поляризацией. Метод. Слои оксида галия (Ga₂O₃) выращивались методом хлорид-гидридной газофазной эпитаксии на заранее подготовленных структурах GaN/AlN/3С-SiC/Si. В процессе охлаждения реактора до комнатной температуры, вследствие баланса коэффициентов термического расширения составляющих слоев, гетероструктура Ga₂O₃/GaN (с буферным слоем AlN) самопроизвольно отделяется от подложки SiC/Si. Морфология поверхности слоя Ga₂O₃ и поперечное сечение границы раздела в гетероструктурах Ga₂O₃/GaN исследовались методом растровой электронной микроскопии на микроскопе TESCAN MIRA 3. Фазовый состав и кристаллическое совершенство гетероструктуры ε-Ga₂O₃/GaN определялись методами рентгеновской дифракции на дифрактометре ДРОН-8 АО «ИЦ «Буревестник». Спектры пропускания гетероструктур получены методом спектрофотометрии с использованием интегрирующей сферы. Основные результаты. Показана возможность получения эпитаксиальных гетероструктур Ga₂O₃/GaN методом хлоридгидридной газофазной эпитаксии с последующим отделением от темплейта. Исследования методом растровой электронной микроскопии показали, что гетероструктуры Ga₂O₃/GaN содержат квазиобъемный слой Ga₂O₃ толщиной 100 мкм. Продемонстрировано, что ростовая поверхность GaN содержит V-дефекты, показан эффект заращивания V-дефектов эпитаксиальным слоем Ga₂O₃. Исследования методом рентгеновской дифракции позволили установить, что сформированная гетероструктура содержит монокристаллический слой ε-Ga₂O₃, а полная ширина на уровне половины максимума интенсивности кривой дифракционного отражения 0, 0, 10 составляет 1,8°, что свидетельствует об удовлетворительном качестве эпитаксиального слоя. Таким образом, в работе представлена возможность отслаивания эпитаксиальных слоев от темплейта для получения квазиобъемных гетероструктур ε-Ga₂O₃/GaN достаточно большой толщины. Обсуждение. Результаты исследования открывают новые возможности создания темплейтов и подложек для эпитаксии широкозонных полупроводниковых материалов. Перспективой дальнейших работ является оптимизация режимов роста и геометрии подобных гетероструктур с толстым слоем ε-Ga₂O₃.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License