固体SiO源を用いた酸化物分子ビームエピタクシーにおける制御可能なSiドーピングに向けて:β-Ga_2O_3への応用【JST・京大機械翻訳】

Ardenghi A.; Bierwagen O.; Falkenstein A.; Hoffmann G.; Laehnemann J.; Martin M.; Mazzolini P.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202205036835473 整理番号：22P0288374

固体SiO源を用いた酸化物分子ビームエピタクシーにおける制御可能なSiドーピングに向けて:β-Ga_2O_3への応用【JST・京大機械翻訳】

Towards controllable Si-doping in oxide molecular beam epitaxy using a solid SiO source: Application to $\beta$-Ga2O3

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発行年： 2022年02月11日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年02月11日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

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酸化物分子線エピタキシー(MBE)におけるSi源材料からのSiドーピングの制御における酸化関連問題を,従来の浸出セルにおける代替源材料として固体SiOを用いて取り扱った。異なる温度(T_SiO)でのソースからの直接SiOフラックス(Φ_SiO)の視線四重極質量分析により,SiO分子が3.3eVの活性化エネルギーで昇華することを確認した。T_SiO依存性Φ_SiOを,10 ̄-5mbar(典型的な酸化物MBE様式)のO_2バックグラウンドにソース材料を曝す前後で真空で測定した。有意なΦ_SiO差の欠如は,分子O_2における無視できる源酸化を示した。酸素プラズマ支援MBEにおいて,Siドープβ-Ga_2O_3層をこの源を用いて成長させた。基板でのΦ_SiOは[2.9x10 ̄9cm ̄-2s ̄-1(T_SiO=700degC)から5.5x10 ̄13cm ̄-2s ̄-1(T_SiO=1000degC)]まで,そして,2次イオン質量分光法で測定したβ-Ga_2O_3層中のSi濃度は,酸化物MBEに対する連続Siドーピングの前例のない制御,すなわち,N_Siを4x10 ̄17cm ̄-3(T_SiO=700degC)から1.7x10 ̄20cm ̄-3(T_SiO=900degC)まで測定した。ホモエピタキシャルβ-Ga_2O_3層に対して,与えられたΦ_SiO(T_SiO=800degC)と共に3x10 ̄19cm ̄-3のHall電荷キャリア濃度を示した。750degCでホモエピタキシャル成長したβ-Ga_2O_3(010)層と,550degCでヘテロエピタキシャル成長したβ-Ga_2O_3(-201)層の間に,SiO取込差は見られなかった。活性化酸素(プラズマ)の存在は,単純なモデルで暫定的に説明されている,部分的なソース酸化と,ドーピング濃度(特にT_SiO<800{deg}C)の減少をもたらした。1100{deg}Cでの源の脱ガスは酸化を反転した。【JST・京大機械翻訳】

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酸化物薄膜

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