杨邻峰，宁平凡, ，李雄杰，贾晓萍，杨孟宇

（1.天津工业大学电气与电子工程学院，天津 300387； 2.天津工业大学大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心，天津 300387）

氧化镓（Ga2O3）具有4.9 ～ 5.3 eV的超宽带隙以及高临界击穿场强（约为8 MV/cm），因此在高功率电子学和紫外光电子学的应用中具有重要的潜在价值[1-3]。目前已经可以确认的Ga2O3同分异构体共有5种，分别为α、β、γ、δ、ε相[4]。刚玉结构的α-Ga2O3相比于β-Ga2O3拥有更大的带隙宽度和巴利加优值（Baliga’s figure of merit），因此α-Ga2O3在深紫外线光电以及高功率器件中具有更大的应用潜力[2]。

α-Ga2O3是亚稳态，目前还没有商业化的α-Ga2O3半导体衬底，因此其同质外延生长很难实现。但异质外延提供了一种获得α-Ga2O3材料的有效方法，α-Ga2O3属于R-3c空间群，晶格参数a=b= 4.98 Å、c= 13.43 Å、α=β= 90°、γ= 120°[5]，α-Ga2O3和同为刚玉结构的α-Al2O3（蓝宝石）在a和c轴方向上的晶格失配只有4.81%和3.54%。相同的晶体结构和小的晶格失配使得在蓝宝石衬底上很容易生长α-Ga2O3材料。

通过超声雾化化学气相沉积（Mist-CVD）在c面蓝宝石衬底上生长α-Ga2O3晶体是获得α-Ga2O3材料的有效方法[6-8]。在α-Ga2O3的生长过程中，使用安全且便宜的含有镓离子的化合物（例如乙酰丙酮酸镓）的水溶液作为镓源，通过超声雾化使源溶液变成雾状颗粒，然后由载气转移到反应室。这种方式可以在不使用有机镓源的情况下提供镓元素。含镓液粒与氧源（可以是水或氧气）在基片上（400 ～ 500 °C的温度下）发生反应，形成α-Ga2O3晶体[9-10]。基于Mist-CVD法外延生长的α-Ga2O3半导体在场效应晶体管[11]、肖特基势垒二极管[12]、日盲光电探测器[13]中的应用已经得到证明，然而器件性能远不如β-Ga2O3类产品，主要原因仍然是外延生长的α-Ga2O3薄膜质量差。……