INFLUENCE OF THE OBTAINING CONDITIONS ON THE ELECTROCONDUCTIVITY OF Ga2O3 THIN FILMS

Oleh Bordun, B. Bordun, I. Kukharskyy, I. Medvid, Zh. Tsapovska

Abstract


The structure and electrical conductivity of β-Ga2O3 thin films obtained by the method of RF ion-plasma sputtering, depending on the composition of the thermal treatment atmosphere, were studied. It was found that β-Ga2O3 thin films annealed in an argon atmosphere and an oxygen atmosphere have a significant value of resistivity up to 1011 Ohm×cm, and after annealing in a reducing hydrogen atmosphere there is a significant decrease in the value of resistivity of the films up to 108 Ohm×cm. Studies of the temperature dependence of electrical conductivity in the temperature range from 300 to 450 K allowed determine the value of activation energy of thermal quenching of electrical conductivity due to donor centers that occur in the obtained films and the analysis of the received results is carried.

Key words: gallium oxide, thin films, electrical conductivity.


Full Text:

PDF

References


[1] Konishi K. 1-kV vertical Ga2O3 field-plated Schottky barrier diodes / K Konishi, K Goto, H Murakami, et al. // Appl Phys Lett. – 2017. – Vol. 110. – P. 103506

[2] Singh R. Investigation of β-Ga2O3-based HEMTs using 2D Simulations for low noise amplification and RF applications / R. Singh, T. R Lenka, D K Panda and H P T Nguyen // Eng. Res. Express. – 2021. – Vol 3. – P 035042

[3] Zhou K. A unified hybrid compact model of β-Ga2O3 Schottky barrier diodes for mixer and rectifier applications / K Zhou, H Qiming, J Guangzhong, et al. // Sci China Inf Sci. – 2021. – Vol. 64. – P 219403:2

[4] Matsuzaki K. Field-induced current modulation in epitaxial film of deep-ultraviolet transparent oxide semiconductor Ga2O3 / K. Matsuzaki, H. Yanagi, T. Kamiya, H. Hiramatsu, K. Nomura, M. Hirano, H. Hosono // Appl. Phys. Lett.– 2006. – Vol. 88, №9. – P. 092106

[5] Cuong N.D. Microstructural and electrical properties of Ga2O3 nanowires grown at various temperatures by vapor–liquid–solid technique / N.D. Cuong, Y.W. Park, S.G. Yoon // Sens. Actuat. B. – 2009. – Vol. 140, №1. – P. 240–244

[6] [6] Zhao J.-G. Structural and Photoluminescence Properties of β-Ga2O3 Nanofibres Fabricated by Electrospinning Method / J.-G. Zhao, Z.-X. Zhang, Z.-W. Ma, H.-G. Duan, X.-S. Guo, E.-Q. Xie // Chinese Phys. Lett. – 2008. – Vol. 25 №10. – P. 3787–3789

[7] Tokida Y. Photoluminescent Properties of Eu3+ in Ga2O3:Cr3+ Films Prepared by Metal Organic Deposition / Y. Tokida, S. Adachi // Jpn. J. Appl. Phys. – 2013. – Vol. 52, №10R. – P. 101102

[8] Wellenius P. A visible transparent electroluminescent europium doped gallium oxide device / P. Wellenius, A. Suresh, J.V. Foreman, H.O. Everitt, J.F. Muth // Mater. Sci. Eng. B. – 2008. – Vol. 146. – P. 252–255

[9] Minami T. Electroluminescent Devices with Ga2O3:Mn Thin-Film Emitting Layer Prepared by Sol-Gel Process / T. Minami, T. Shirai, T. Nakatani, T. Miyata // Jpn. J. Appl. Phys. – 2000. – Vol. 39, №6A. – P. L524–L526

[10] Sinkel W. Determination of Oxygen Atomic Positions in a Ga–In–Sn–O Ceramic Using Direct Methods and Electron Diffraction / W. Sinkel, L. D. Marks, D. D. Edwards, T. O. Mason, K. R. Poeppelmeier, Z. Hu and J. D. Jorgensen // Solid State Chem. – 1998. – Vol. 136. – P 145–149

[11] Vasyltsiv V. I. Optical absorption and photoconductivity at the band edge of β–Ga2−xInxO3 / V. I. Vasyltsiv, Ya. I. Rym, Ya. M. Zakharko // Phys. Status (b). – 1996. – Vol. 195. – P. 653–656

[12] Токий В. В. Аномальная нелинейность ИК-фотопроводимости алмазной поликристаллической пленки / В. В. Токий, В. И. Тимченко, В. А. Сорока // Физ. тверд. тела. – 2003. – Т. 45, №4. – С. 600–603

[13] Бланк Т. В. Механизмы протекания тока в омических контактах металл-полупроводник / Т. В. Бланк, Ю. А. Гольдберг // Физ. и техн. полупроводников. – 2007. – Т. 41, №11. – С. 1281–1308

[14] Бордун О.М. Структура і коливні спектри тонких плівок β-Ga2O3 / О.М. Бордун, Б.О. Бордун, І.І. Медвідь, І.Й. Кухарський, В.В.Пташник, М.В. Партика // Фізика і хімія твердого тіла. –2016. – Т. 17, №4. – С. 515–519

[15] Калычина В. М. Анодные пленки Ga2O3 / В. М. Калычина, А. Н. Зарубин, Е. П. Найден, В. А. Новиков, Ю. С. Петрова, О. П. Толбанов, А. В. Тяжев и Т. М. Яскевич // Физ. и техн. полупроводников. – 2011. – Т. 45, №8. – С 1130–1135.

[16] Stepanov S. I. Gallium oxide: properties and applica – a review / S. I. Stepanov, V. I. Nikolaev, V. E. Bougrov and A. E. Romanov // Rev. Adv. Mater. Sci. – 2016. – Vol. 44. – Р. 63–86.

[17] Ормонт Б. Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию полупроводников / Под ред. В. М. Глазова. – М: Высш. школа, 1982. – 528 с.

[18] Белых Г. И. Структурные и механические свойства оптической керамики из магний-алюминиевой шпинели / Г. И. Белых, В. Т. Грицына и Л. В. Удалова // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационных повреждений и радиационное матириаловедение. – 2004. – Т. 85, №3. С. 101–107

[19] Mazzoni A. D. Formation and sintering of spinels (MgAl2O4) in reducing atmospheres / A. D. Mazzoni, M. A. Sainz, A. Caballero and E. F. Aglietti // Mater. Chem. Phys. – 2002. – Vol. 78. – Р. 30–37.

[20] Бордун О. М. Влияние условий отжига на люминесцентные и фотоэлектрические свойства чистых и активированных Mn2+ тонких пленок ZnGa2O4 / О. М. Бордун, В. Г. Бигдай и И. И. Кухарский // Журн. прикл. спектр. – 2013. – Т. 80, №5. – С. 733–737.

[21] Kröger F. A. The Chemistry of Imperfect Crystals, / F. A. Kröger. – Amsterdam: North-Holland, 1974. – 328 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/eli.16.9

Refbacks

  • There are currently no refbacks.