Direct One-Stage Plasma Chemical Synthesis of Nanostructured Thin Films of the System β-Ga2O3-GaN of Different Composition

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the first time, nanostructured thin films of the β-Ga2O3−GaN system were obtained by plasma chemical deposition from the gas phase (PECVD) on c-sapphire substrates. High-purity metallic gallium, as well as high-purity gaseous nitrogen and oxygen were used as sources of macro components. The low-temperature nonequilibrium plasma of an inductively coupled HF (40.68 MHz) discharge at a reduced pressure (0.01 Torr) was the initiator of chemical transformations between the starting substances. A mixture of oxygen and nitrogen was used as a plasma-forming gas. The plasma chemical process was studied using the optical emission spectroscopy (OES) method. The obtained thin films of the β-Ga2O3−GaN system with a GaN phase content of 2 to 7% were characterized by various analytical methods.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. A. Mochalov

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

M. A. Kudryashova

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

M. A. Vshivtsev

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Author for correspondence.
Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

Yu. P. Kudryashov

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

I. O. Prokhorov

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. V. Knyazev

Lobachevsky Nizhny Novgorod State University

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod

A. V. Almaev

Focon LLC

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Kaluga

N. N. Yakovlev

Focon LLC

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Kaluga

E. V. Chernikov

Focon LLC

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Kaluga

N. N. Erzakova

Focon LLC

Email: mvshivtcev@mail.ru
Russian Federation, Kaluga

References

  1. Afzal A. // J. Materiomics. 2019. V. 5. № 4. P. 542.
  2. Jang S., Jung S., Kim J. et al. // ECS J Solid State Sci Technol. 2018. V. 7. № 7. P. 3180.
  3. Hoefer U., Frank J., Fleischer M. // Sens. Actuators B Chem. 2001. V. 78. № 1. P. 6.
  4. Lampe U., M. Fleischer M., Meixner H. // Sens. Actuators B Chem. 1994. V. 17. P. 187.
  5. Fleischer M., Hanrieder W., Meixner H. // Thin Solid Films. 1990. V. 190. P. 93.
  6. Liu Y., Parisi J., Sun X., Lei Y. // J. Mater. Chem. A. 2014. V. 2 P.9919.
  7. Ghosh A., Zhang C., Shi S.Q., Zhang H. // Clean – Soil, Air, Water. 2019. V. 47. P. 1800491.
  8. Fleischer M., Giber J., Meixner H. // Appl. Phys. 1992. V. 54. P. 560.
  9. Bartic M. // Phys Status Solidi. 2016. V. 213. P. 457.
  10. Liu Z., Yamazaki T., Shen Y. et al. // Sens Actuators B Chem. 2008. V. 129. P. 666.
  11. Pandeeswari R., Jeyaprakash B.G. // Sens Actuators B Chem. 2014. V. 195. P. 206.
  12. Li Y., Trinchi A., Wlodarski W. et al. // Sens Actuators B Chem. 2003. V. 93. P. 431.
  13. Mochalov L., Logunov A., Kudryashov M. et al. // ECS J. Solid State Sci. Technol. 2021. V. 10. P. 073002.
  14. Mochalov L.A., Logunov A.A., Prokhorov I.O. // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 1967. P. 012036.
  15. Zhang H., Deng J.X., Kong L. et al. // Micro & Nano Lett. 2019. V. 14. P. 62.
  16. Suzhen L., Linpeng D. Xiaofan M. J. // J. Alloys Compd. 2020. V. 812. P. 1520262.
  17. Liu L.L., Li M.K., Yu D.Q. // Appl. Phys. A. 2010. V. 98. P. 831.
  18. Sun R., Zhang H.-Y., Wang G.-G. et al. // Superlattices Microstruct. 2014. V. 65. P. 146.
  19. Zhang Y., Yan J., Li Q. et al. // Physica B. V. 406. P. 3079.
  20. Roehrens D. // J. Solid State Chem. 2010. V. 183. P. 532.
  21. Mochalov L.A., Logunov A.A., Kudryashov M.A. // Journal of Physics: Conference Series. 2021. V. 1967. P. 012037.
  22. Mochalov L., Logunov A., Gogova D. et al. // Opt Quantum Electron. 2020. V. 52. P. 510.
  23. Bagolini A., Gaiardo A., Crivellari M. et al. // Sens Actuator B Chem. 2019. V. 292. P. 225.
  24. Mochalov L., Logunov A., Vorotyntsev V. // Sep. Purif. Technol. 2021 V. 258. P. 118001.
  25. Mochalov L., Logunov A., Kitnis A. et al. // Sep. Purif. Technol. 2020. V. 238. P.116446.
  26. Logunov A., Mochalov L., Gogova D., Vorotyntsev V. // International Conference on Transparent Optical Networks. 2019. P. 8840331.
  27. Yanyan Z., Ray L. Frost. // J. Raman Spectrosc. 2008. V. 39. P. 1494.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic representation of a plasma chemical plant for the synthesis of β-Ga2O3−GaN thin films

Download (259KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The emission spectrum of the plasma of the Ga-H2-O2-N2 mixture at different nitrogen contents: a – 1%; b – 3%; c – 7%. The inset shows a section of the spectrum in the range of 280-1100 nm

Download (203KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. SEM images of gallium oxide samples doped with gallium nitride. The upper row of the scale is 1 micron, the lower row of the scale is 100 nm

Download (537KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. AFM image of a polycrystalline sample of gallium oxide doped with gallium nitride (β-Ga2O3−95%−GaN−5%)

Download (193KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Raman spectra of gallium oxide films doped with GaN with different doping concentrations

Download (216KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».