研究了RF磁控溅射技术中O2流量对氧化镓(Ga2O3)性能的影响。采用x射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射光谱和光致发光(PL)光谱对Ga2O3薄膜进行了研究。随着氧流量的增加，Ga2O3样品的晶体质量和发光强度均先降低后增强。所有这些观察结果都表明，氧缺陷密度的降低是材料晶体质量和发射强度提高的原因。结果表明，通过调节氧流量可以获得高质量的Ga2O3材料。
介绍
近年来，氧化镓(Ga2O3)及其相关化合物(AlxGa2-XO3, InxGa1-x)2O3因其优异的电学和光电特性而引起广泛关注，如宽的基带隙(4.5-5 eV)， 755 V的高关态击穿电压，10.2 - 14.2的高介电常数，2790 cm2 V−1 s−1的高迁移率。目前，Ga2O3已广泛应用于太阳盲紫外探测、大功率开关、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor, MOSFET)、高温气体传感器等多个领域。
Ga2O3通常以α、β、γ、δ、ε和k六种不同的多形性结构存在，其中β-Ga2O3被认为是最稳定的相，在高温下可以由其他相转化而成。目前，β-Ga2O3的生长方式有多种，包括RF溅射、MBE、MOCVD、化学气相沉积等。RF磁控溅射是一种相对经济的沉积技术，与上述技术相比，它对薄膜的化学计量和均匀性有足够的控制。目前研究最多的是衬底温度、氧/氩分压和溅射功率等生长参数对Ga2O3性能的影响。然而，在固定Ar流量下，O2流量对反应性RF磁控溅射沉积β-Ga2O3薄膜结构和光学性能的影响却鲜有报道。由于生长过程中的缺氧会在氧化物半导体材料中诱发氧空位，因此氧空位会影响氧化物半导体薄膜的光学和电学性能。因此，研究O2流量对RF磁控溅射沉积Ga2O3薄膜特性的影响具有重要意义。
本文采用RF磁控溅射的方法对β-Ga2O3进行了生长，详细研究了O2流量对β-Ga2O3结构和光学特性的影响。随着O2流量的增加，β-Ga2O3样品的紫外发射性能得到了改善。通过仔细观察PL谱结合XRD结果，对β-Ga2O3薄膜的增强发光机理进行深入研究。预计这项工作将为制备高质量β-Ga2O3薄膜提供有意义的一步。
材料与方法
采用RF磁控溅射系统在单抛光c面(0006)蓝宝石衬底上生长Ga2O3样品。采用纯度为99.99%的烧结陶瓷Ga2O3靶材作为靶材。在生长前，蓝宝石衬底首先在乙醇中用超声波振动清洗，然后在高纯水中清洗。氩气流量设定为30 sccm，压力设定为0.8 Pa。溅射功率调整为80 w，样品与靶材之间的距离为760 mm。真空室基础压力达到5.6 × 10−4 Pa。Ar流量在30 sccm时保持恒定。在实验中，将O2流速分别设定为0 sccm、1 sccm、2 sccm、4 sccm。将其他参数的影响降到最低。
