上海光机所在n型β-Ga2O3单晶光电性能调控方面取得进展

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上海光机所在n型β-Ga2O3单晶光电性能调控方面取得进展

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https://m.elecfans.com/article/6469182.html

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所研究团队在n型β-Ga2O3单晶光电性能调控方面取得重要进展。研究团队通过光学浮区法成功生长出不同掺杂浓度的β-Ga2O3单晶，并对其光电性能进行了系统研究，为β-Ga2O3功率器件的应用提供了新的可能性。

β-Ga2O3作为新型极/超宽禁带半导体材料，性能优异、应用广泛、潜力巨大。Ga2O3单晶作为功率器件应用的前提是需要有效的对β-电学性能进行调控，因此β-Ga2O3单晶的光电性能调控，一直备受关注。W6+离子作为潜在的n型三电子施主，取代Ga3+离子以后，有望极大提高载流子的激活效率。而W6+离子半径(60 Å)与Ga3+离子半径(62 Å)相近，当W取代Ga以后，其失配度也更小。因此，研究W6+离子引入β-Ga2O3单晶后引起的光电性能提升极具意义。

研究团队采用光学浮区法，首次成功生长出掺W浓度分别为0.01 mol%、0.05 mol%和0.1 mol%的β-Ga2O3单晶，并对晶体结构与光电性能开展了研究。晶体在可见光范围都具有良好的透过性能，透过率在70 % ~ 80 %之间，W:β-Ga2O3晶体在红外区的透过率随着W浓度的升高而降低。W:β-Ga2O3晶体的紫外吸收截止边出现在255 nm，W的掺入使W:β-Ga2O3晶体在紫外波段约268 ~ 275 nm的吸收肩出现了趋于平滑的趋势。通过计算，W:β-Ga2O3晶体光学带隙在4.72 ~ 4.74 eV左右。W的掺入可将β-Ga2O3单晶的载流子浓度从9.55 × 1016 cm-3提高到3.92 × 1018 cm-3。研究表明W6+离子作为优异的n型施主，极大地提高了β-Ga2O3的导电性能，拓宽了对β-Ga2O3单晶电学性能调控的实现途径。该研究成果为n型β-Ga2O3单晶电学性能的提升提供了新的选择方案，对于推进β-Ga2O3功率器件的应用具有重要的科学价值。