4英寸氧化镓单晶生长与性能

人工晶体学报 ›› 2022, Vol. 51 ›› Issue (9-10): 1749-1754.

4英寸氧化镓单晶生长与性能

穆文祥, 贾志泰, 陶绪堂

山东大学晶体材料国家重点实验室,新一代半导体材料研究院,晶体材料研究院,济南 250100

收稿日期:2022-08-27 出版日期:2022-10-15 发布日期:2022-11-02
通信作者: 贾志泰,博士,教授。E-mail:z.jia@sdu.ed.cn
作者简介:穆文祥(1989—),男,山东省人,博士,副教授。E-mail:mwx@sdu.edu.cn。穆文祥,山东大学副教授、博士生导师。2013年和2018年分别获得山东大学理学学士和工学博士学位,师从陶绪堂教授。致力于超宽禁带半导体β-Ga₂O₃单晶的生长、衬底加工、性能优化研究。设计、优化了导模法单晶生长装备,从无到有生长获得了高质量、大尺寸β-Ga₂O₃单晶,与国内外相关单位开展合作,获得了高性能半导体器件。研究工作获得了国家重点研发计划、国家自然基金重点项目、山东省重大科技创新工程等一系列重大项目资助。以上述工作为基础,参与建设国家级平台——新一代半导体材料研究院。发表学术论文40余篇,申请发明专利15项。
贾志泰,教授、博士生导师、泰山学者青年专家、齐鲁青年学者,现任晶体材料国家重点实验室主任助理、新一代半导体材料研究院副主任。主要从事人工晶体的生长及性能研究:采用提拉法(Czochralski)、导模法(EFG)、微下拉法(μ-PD)及激光加热基座法(LHPG)等技术,开展激光晶体(大口径体块晶体及单晶光纤)、氧化物半导体晶体、磁光晶体等功能晶体的设计与生长。主持和参加了国家重点研发计划、科技委创新基金、教育部联合基金、863、973、国家自然基金委仪器专项、山东省重点研发计划、山东省科技发展计划等。在Crystal Growth & Design、CrystEngComm、Journal of Crystal Growth等晶体材料领域权威期刊发表SCI论文90余篇,获授权发明专利10余项。担任《人工晶体学报》第七届编辑委员会青年编委,中国稀土学会稀土晶体专业委员会委员,《发光学报》第一届青年编辑委员会委员。
基金资助:
广东省重点领域研发计划(2020B010174002);国家自然科学基金(51932004,52002219)

Growth and Properties of 4 Inch β-Ga₂O₃ Single Crystal

MU Wenxiang, JIA Zhitai, TAO Xutang

School of Crystal Materials, Institute of Novel Semiconductors, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China

Received:2022-08-27 Online:2022-10-15 Published:2022-11-02

摘要/Abstract

摘要： 本文使用导模法(EFG)制备了4英寸氧化镓(β-Ga₂O₃)单晶,并对晶体物相、结晶质量、缺陷、光学及电学特性进行了研究。晶体不同方向劳厄(Laue)衍射斑点清晰一致,符合β-Ga₂O₃衍射特征。晶体(400)面摇摆曲线半峰全宽(FWHM)为57.57″,通过化学腐蚀获得其腐蚀坑位错密度为1.06×10⁴ cm^-2。晶体在紫外截止边为262.1 nm,对应光学带隙为4.67 eV。通过C-V测试分析获得非故意掺杂晶体中的电子浓度为7.77×10¹⁶ cm^-3。

关键词: 氧化镓, 宽禁带半导体, 缺陷, 晶体生长, 导模法, 单晶

Abstract: 4 inch β-Ga₂O₃ single crystals were grown by edge-defined film-fed growth (EFG) method in this work. The crystalline phase, crystal quality, defects, optical and electrical properties were studied. The Laue diffraction patterns is distinct and consistent which conformed to the characteristic of β-Ga₂O₃. The full width at half maximum (FWHM) of rocking curve of (400) plane is 57.57″. The density of etch pit by chemical corrosion is 1.06×10⁴cm^-2. The ultraviolet cut-off edges of the (100) plane is 262.1 nm and the optical bandgap is 4.67 eV. The electron concentration of the unintentionally doped crystal measured by C-V test is 7.77×10¹⁶ cm^-3.

Key words: Ga₂O₃, wide-bandgap semiconductor, defect, crystal growth, EFG method, single crystal

中图分类号:

穆文祥, 贾志泰, 陶绪堂. 4英寸氧化镓单晶生长与性能[J]. 人工晶体学报, 2022, 51(9-10): 1749-1754.

MU Wenxiang, JIA Zhitai, TAO Xutang. Growth and Properties of 4 Inch β-Ga₂O₃ Single Crystal[J]. JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS, 2022, 51(9-10): 1749-1754.

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