Growth and Optical Properties of Ga2O3 Layers of Different Crystalline Modifications

Abstract

In the present work, a new method of growing layers of three main crystal modifications of Ga2O3, namely α-phase, ε-phase, and β-phase, with thickness of 1 µm or more was developed. The method is based on the use of two approaches, namely a combination of Ga2O3 growth using the hydride vapor-phase epitaxy (HVPE) method and the use of a silicon crystal with a buffer layer of dislocation-free silicon carbide as a substrate. As a result, Ga2O3 gallium oxide layers of three major Ga2O3 crystal modifications were grown, namely, α-phase, ε-phase, and β-phase. The substrate temperatures and precursor flux values at which it is possible to grow only α-phase, only ε-phase, or only β-phase without a mixture of these phases were established. It was found that the metastable α- and ε-phases change into the stable β-phase when heated above 900 °C. Experimentally obtained Raman and ellipsometric spectra of α-phase, ε-phase, and β-phase of Ga2O3 are presented. The theoretical study of the Raman spectra and the dependences of dielectric function on photon energy for all three phases was carried out. The vibrations of Ga2O3 atoms corresponding to the main lines of the Raman spectrum of the α-phase, ε-phase, and β-phase were simulated by density functional methods.

Research of single-event burnout in vertical Ga2O3 FinFET by low carrier lifetime control

“…A linear energy transfer (LET) value, which is used in the simulations for an ion, can be estimated by equation ( 2) with LET 0 . The ρ and E p in equation ( 2), which indicate the atomic density and ionization energy of Ga 2 O 3 material, are 5.9 g cm −3 and 15.6 eV [25,26], respectively. The Ta-ion with an energy of 2098.3 MeV at normal incidence is simulated in this paper, and the LET 0 value is calculated about 58.9 MeV•cm 2 mg −1 in Ga 2 O 3 by SRIM software.…”

Фазовые Превращения В Слоях Оксида Галлия

“…Несмотря на довольно большое количество метастабильных фаз, получить их очень сложно, так как растет в основном лишь стабильная β-фаза. В [13] разработан способ получения трех основных фаз оксида галлия, а именно стабильной β-фазы, метастабильной α-фазы и метастабильной ε-фазы методом хлорид-гидридной эпитаксии на гибридных подложках 3C-SiC/Si при различных температурах. В настоящей работе эти три фазы получены аналогичным методом, но на сапфире (Al 2 O 3 ), что особенно актуально для α-фазы, поскольку она имеет такую же структуру корунда, как и сапфир.…”

“…Видно, что до отжига образец представлял собой эпитаксиальную пленку ε-фазы Ga 2 O 3 , ориентированную в направлении 001 , а после отжига -эпитаксиальную пленку β-фазы Ga 2 O 3 , ориентированную в направлении ( 310). Линии рамановского спектра также полностью соответствуют линиям ε-и β-фаз Ga 2 O 3 [13]. Интересно отметить, что β-фаза Ga 2 O 3 при температурах 800−1000 • C растет на подложках сапфира в другом направлении, а именно ( 201).…”

“…Изображения в оптическом микроскопе также обнаруживают большое количество трещин в пленке после отжига. Расчеты, выполненные методом функционала плотности, показывают, что плотности фаз Ga 2 O 3 равны [13]: ρ α = 6.5 g/cm 3 , ρ ε = 6.05 g/cm 3 , ρ β = 5.9 g/cm 3 .…”