Záhadný kryštál

Kryštalický oxid galitý (Ga₂O₃) predstavuje nový typ polovodičového materiálu vhodného pre realizáciu vysokonapäťových elektronických súčiastok schopných pracovať v bezprecedentnej oblasti kilovoltov. Naši kolegovia nedávno publikovali prácu, v ktorej sa podrobne venovali materiálovým vlastnostiam epitaxných vrstiev Ga₂O₃ pripravených na ElÚ SAV.

Ga₂O₃ kryštalizuje v niekoľkých kryštalických štruktúrach (polymorfoch). Oproti najbežnejšej monoklinickej (β) je extrémne zaujímavá aj hexagonálna štruktúra (ε), ktorá je potenciálne integrovateľná s ďalšími zlúčeninovými polovodičmi ako napríklad GaN (využívaný aj pre výrobu bielych LED). Ukazuje sa však, že polymorf, doteraz považovaný za hexagonálny, v skutočnosti kryštalizuje v ortorombickej štruktúre (κ). Dôvodom je fakt, že obe fázy vykazujú rovnaké charakteristiky v štandardnej rtg difraktometrii (XRD) bežne používanej v materiálovej analýze. V našej práci sme analyzovali možnosti rozlíšenia ε a κ fáz Ga₂O₃ pomocou XRD, pričom sme na tento účel využili tenké vrstvy (~120 nm) Ga₂O₃ pripravené metódou chemickej depozície z pár organokovových zlúčenín (MOCVD). Vďaka detailnej štúdii oboch štruktúr sme ukázali, že aj napriek identifikovaniu ε-Ga₂O₃ fázy pomocou tzv. φ-skenov XRD nie je možné jednoznačne vylúčiť prítomnosť κ-Ga₂O₃ fázy. Našli sme ale takú difrakciu κ-Ga₂O₃ fázy, ktorá je v hexagonálnej štruktúre zakázaná. Identifikácia tejto difrakcie potom jednoznačne potvrdzuje existenciu κ-Ga₂O₃ fázy, ktorej prítomnosť sme dokázali aj pomocou transmisnej elektrónovej mikroskopie (TEM). Detailne sme charakterizovali aj tepelnú stabilitu κ-Ga₂O₃ vrstiev vo vákuu, ktoré sú napriek svojej metastabilite tepelne stabilné až do teploty 1 100°C.

Viac: Structure and Thermal Stability of ε/κ-Ga₂O₃ Films Deposited by Liquid-Injection MOCVD ( Materials 16, 2023, 20)