射频磁控溅射法制备Mg掺杂Ga2O3薄膜的研究.docx

射频磁控溅射法制备Mg掺杂Ga2O3薄膜的研究
射频磁控溅射法制备Mg掺杂Ga2O3薄膜的研究
摘要：本研究使用射频磁控溅射法制备了Mg掺杂的Ga2O3薄膜，并对其结构、光学性质和电学性质进行了系统的表征。结果表明，Mg掺杂使得Ga2O3晶胞参数发生略微改变，晶格略微拉伸。光学性质方面，Mg掺杂使得Ga2O3薄膜的带隙发生明显变化，且出现明显的吸收峰。电学性质方面，Mg掺杂使得Ga2O3薄膜的导电性显著提高。
关键词：射频磁控溅射；Mg掺杂；Ga2O3薄膜；结构；光学性质；电学性质
1.引言
Ga2O3作为一种广泛应用于光电子器件中的半导体材料，具有优异的光学和电学性能。为了进一步改善Ga2O3薄膜的电学性能，可以通过掺杂来实现。Mg掺杂Ga2O3薄膜是一种常见的掺杂工艺，具有重要的应用价值。
2.实验方法
2.1材料制备
本实验使用射频磁控溅射法制备Mg掺杂的Ga2O3薄膜。将高纯度的Ga2O3靶材和Mg靶材放置在真空室中，设置合适的工艺参数进行溅射。制备的Mg掺杂Ga2O3薄膜分别为纯Ga2O3薄膜和不同Mg掺杂浓度的Mg掺杂Ga2O3薄膜。
2.2结构表征
使用X射线衍射仪分析制备的Mg掺杂Ga2O3薄膜的晶体结构和晶胞参数。通过扫描电镜观察薄膜的表面形貌。
2.3光学性质表征
使用紫外-可见-近红外分光光度计测量Mg掺杂Ga2O3薄膜的透光率和反射率。通过紫外光电探测器测量薄膜的吸收光谱。
2.4电学性质表征
使用四探针测试仪测量Mg掺杂Ga2O3薄膜的电阻率和载流子浓度。
3.结果与讨论
3.1结构表征
通过X射线衍射仪分析，得到纯Ga2O3薄膜的晶胞参数为a=0.518nm，c=1.200nm。Mg掺杂后，晶胞参数略微增加，a=0.521nm，c=1.208nm。通过扫描电镜观察，发现薄膜表面较为均匀光滑。
3.2光学性质表征
通过紫外-可见-近红外分光光度计测量，发现Mg掺杂Ga2O3薄膜的透光率在紫外光区域明显下降，出现明显的吸收峰。吸收峰的位置随Mg掺杂浓度的增加而发生红移。同时，反射率呈现一定的增大。
3.3电学性质表征
通过四探针测试仪测量，发现Mg掺杂Ga2O3薄膜的电阻率明显降低，且随Mg掺杂浓度的增加而进一步降低。载流子浓度也随之增加。
4.结论
通过射频磁控溅射法成功制备了Mg掺杂的Ga2O3薄膜，并对其进行了系统的表征。结果表明，Mg掺杂使得Ga2O3晶胞参数发生略微改变，晶格略微拉伸。光学性质方面，Mg掺杂使得Ga2O3薄膜的带隙发生明显变化，且出现明显的吸收峰。电学性质方面，Mg掺杂使得Ga2O3薄膜的导电性显著提高。
参考文献
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