[100]晶向择优生长调控的PECVD法制备GaN薄膜光电性能研究

本文推荐：研究团队通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，以低成本、安全无毒工艺成功制备[100]晶向择优生长的多晶GaN薄膜。研究发现氮气流量调控可优化薄膜位错密度(最低达7.32×109 cm-2)，显著提升载流子迁移率与紫外光响应度(达0.33 A/W)，为第三代半导体在紫外探测器等光电领域提供新策略。

　　

Highlight
本研究采用绿色安全的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法，以N₂为氮源、无毒Ga₂O₃为镓源，成功制备出[100]晶向择优生长的优质多晶GaN薄膜。

Results and discussion
当氮气流量为80 sccm时，薄膜在[100]方向的择优生长最显著，此时位错密度最低（7.32×10⁹ cm^-2）。通过威廉姆森-霍尔法(XRC)测试发现，[100]晶向择优程度与晶体质量呈正相关——择优生长越明显，载流子迁移率越高，光生载流子复合率越低，最终使探测器光响应度提升至0.33 A/W。这种性能提升归因于低位错密度带来的"电子高速公路"效应。

Conclusions
该工作通过调控[100]晶向择优生长，建立了"工艺参数-晶体质量-光电性能"的调控范式，为开发高性能紫外探测器和场效应晶体管提供了新材料基础。