Структура та електропровідність тонких плівок β-Ga₂O₃

Abstract

Досліджено структуру, фазовий склад і морфологію поверхні тонких плівок β-Ga₂O₃, одержаних методом високочастотного йонно-плазмового розпорошення. Встановлено, що свіжонапорошені плівки формуються з кристалітів, середній діяметер яких становить 30 нм. Відпал у атмосфері кисню, арґону та водню приводить до зростання середнього діяметра кристалітів до 47, 42 та 35 нм відповідно. Досліджено провідність одержаних плівок, залежно від атмосфери термооброблення. Показано, що після відпалу у відновній атмосфері водню відбувається значне зменшення питомого опору плівок від 10¹¹ Ом∙см для свіжонанесених плівок до 10⁶ Ом∙см.

Исследованы структура, фазовый состав и морфология поверхности тонких плёнок β-Ga₂O₃, полученных методом высокочастотного ионноплазменного распыления. Установлено, что свеженанесённые плёнки формируются из кристаллитов, средний диаметр которых составляет 30 нм. Отжиг в атмосфере кислорода, аргона и водорода приводит к увеличению среднего диаметра кристаллитов до 47, 42 и 35 нм соответственно. Исследована проводимость полученных плёнок в зависимости от атмосферы термообработки. Показано, что после отжига в восстановительной атмосфере водорода происходит значительное уменьшение удельного сопротивления плёнок от 10¹¹ Ом∙см для свеженанесённых плёнок до 10⁶ Ом∙см.

The structure, phase composition, and surface morphology of the thin -Ga₂O₃ films obtained by high-frequency ion-plasma sputtering are investigated. As revealed, the freshly deposited films are formed from crystallites with average diameter of 30 nm. As established, annealing in atmosphere of oxygen, argon, and hydrogen leads to increase in the average diameter of crystallites to 47, 42 and 35 nm, respectively. Conductivity, photoconductivity, and luminescence properties of the thin β-Ga₂O₃ films deposited by highfrequency ion-plasma sputtering are investigated depending on conditions and atmosphere of heat treatment. As found, after annealing in a reducing atmosphere of hydrogen, there is a significant decrease in the resistivity of films from 10¹¹ Ohm∙cm for the freshly prepared films to 10⁶ Ohm∙cm.