氧化镓技术研究再获新突破

2023年2月，由茨城大学、东北大学和东京工业大学组成的研究小组宣布，影响下一代功率半导体 β 型氧化镓 (β-Ga2O3) 电性能的氢水平材料.他宣布他成功地阐明了稳定状态。

Ga2O3与硅(Si)相比具有耐压高、功耗低、大尺寸单晶比较容易制作等特点。因此，作为搭载于电动汽车等的功率半导体材料的候补材料而备受瞩目。然而，迄今为止，氢对电性能的影响尚未通过实验得到充分验证。

因此，研究小组决定使用β-Ga2O3 阐明氢的电子态，β-Ga2O3 是Ga2O3 中结构最稳定的。这一次，我们着眼于基本粒子μ子（μ + ，以下简称Mu）来获取杂质氢的信息。这是因为它在与物质的相互作用（化学性质）方面几乎与氢相同，可以被视为“伪氢”。使用β衰变的μ子自旋旋转（μSR）方法可以高灵敏度地检测注入和停止在物质中的μ的状态。

在实验中，该团队在日本质子加速器研究综合体 (J-PARC) 的材料与生命科学实验设施 (MLF) 使用了通用 μSR 实验设备 (ARTEMIS)。结果发现，μ介子有两个亚稳态（Mu 1和Mu 2 ），对应于β-Ga2O3 中的施主和受主。Mu 1对应于供体氢。另一方面，可知Mu 2处于类受体状态，一边与导带交换电子一边高速扩散。

这种状态的存在与基于β-Ga2O3 能带结构的双极模型的预测一致。这是第一次阐明Mu2的类受体状态。

编辑：黄飞