Ga_(2)O_(3)薄膜制备及能带调控综合性实验教学设计

摘要

围绕Ga_(2)O_(3)薄膜的制备、性能测试和理论建模分析设计了一个综合性教学实验。采用磁控溅射法在蓝宝石衬底上制备了Ga_(2)O_(3)薄膜,研究了退火温度对Ga_(2)O_(3)薄膜晶体结构、表面形貌和光学带隙的影响,同时采用第一性原理建模计算分析了Ga替位O和O空位两种缺陷对Ga_(2)O_(3)能带结构和态密度的影响。结果表明,随着退火温度的提高,Ga_(2)O_(3)薄膜由非晶态转变为b-Ga_(2)O_(3),带隙宽度在2.20~4.80 eV范围内变化。理论计算表明,在低温下退火以O空位缺陷占主导地位,而高温退火时Ga替位O缺陷占主导地位。该实验将实验操作与理论建模分析相结合,激发了学生对科学研究的兴趣,提高了学生自主创新意识和实践能力。