【摘 要】
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第四代宽禁带半导体氧化镓（Ga2O3）具有超高的禁带宽度,优良的巴利加优值和紫外透光特性,这些特性使其在大功率以及深紫外光电子器件上有着理想的应用前景。不同于GaN以及SiC等第三代宽禁带半导体,β-Ga2O3可以使用熔融法生长,这为基于β-Ga2O3的器件带来了明显的成本优势。然而熔融法制备体单晶对气压、氧气氛围、设备要求较高,且存在生长方法复杂、晶体取向难以控制、切割和抛光困难等问题。作为非有
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第四代宽禁带半导体氧化镓（Ga2O3）具有超高的禁带宽度,优良的巴利加优值和紫外透光特性,这些特性使其在大功率以及深紫外光电子器件上有着理想的应用前景。不同于GaN以及SiC等第三代宽禁带半导体,β-Ga2O3可以使用熔融法生长,这为基于β-Ga2O3的器件带来了明显的成本优势。然而熔融法制备体单晶对气压、氧气氛围、设备要求较高,且存在生长方法复杂、晶体取向难以控制、切割和抛光困难等问题。作为非有机源的一种化学气相外延技术,卤化物气相外延（HVPE）法相比之下具有诸多优点,包括高生长速率、薄膜容易实现、设备相对简单等。本文采用了 HVPE法在c面蓝宝石上外延了大尺寸β-Ga2O3单晶薄膜,分析了 β-Ga2O3薄膜的形貌、结构、微结构性质以及光学性质等。主要研究结果如下:1.使用HVPE系统,以金属Ga与HCl在850℃反应生成的GaCl为镓源,高纯O2作为氧源,在850℃-1050℃温度条件下外延生长了 β-Ga2O3薄膜。β-Ga2O3 与蓝宝石外延关系为 β-Ga2O3（-201）‖α-Al2O3（0006）。2.研究结果表明,生长温度在850℃-950℃时,外延得到了高质量的单晶β-Ga2O3薄膜;当温度达到1000℃及以上时,薄膜为多晶颗粒膜,表面粗糙且不均匀。不同温度下生长的β-Ga2O3薄膜粗糙度随着温度的增加而变大。3.单晶β-Ga2O3薄膜在可见光与近紫外光区域内透射率超过80%,计算得到样品的光学带隙为4.9eV;阴极射线荧光发光谱（CL）研究表明,发光峰位于 368.3nm（3.37eV）。4.β-Ga2O3薄膜的拉曼谱均发生了相同程度的蓝移,这可能是由β-Ga2O3薄膜中存在应力或者较多的缺陷导致。微结构分析表明,薄膜中存在大量的畴结构或晶界缺陷,导致薄膜质量相对较低。
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