High-Temperature Photoluminescence Study of MOCVD-Grown β-Ga 2 O 3 : Effects of Doping and Crystallinity
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β-Ga 2 O 3 is a promising ultrawide-bandgap semiconductor for high-power electronics due to its large bandgap (∼4.9 eV), high breakdown field, and substrate availability. However, performance degradation at elevated temperatures remains a major hurdle. In this work, we present a comprehensive study of temperature-dependent photoluminescence (PL) of β-Ga 2 O 3 grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD), focusing on the roles of silicon (Si) doping, postgrowth phosphorus (P) implantation, and crystallinity. Under 224 nm above-bandgap excitation from 298 to 573 K, we observe three dominant emission bands, UV′ (∼345 nm), UV″ (∼378 nm), and blue (∼435 nm), whose intensities and positions evolve distinctly depending on defect and impurity conditions. Si doping suppresses shallow defect emissions and induces a blueshift in the blue band at high temperature, suggesting defect reconfiguration. P-implantation further suppresses radiative recombination from shallow traps and alters the thermal stability of midgap defect states. Crystallinity, enhanced via high-temperature growth and substrate offcut, significantly improves the PL intensity and thermal robustness. These findings, representing the first quantitative correlation of doping, implantation, and crystallinity with PL thermal stability, offer key insights into defect evolution and provide guidelines for optimizing growth and doping strategies to improve the performance and reliability of β-Ga 2 O 3 in high-temperature, high-power electronics.
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- Titre Crossref
- High-Temperature Photoluminescence Study of MOCVD-Grown β-Ga <sub>2</sub> O <sub>3</sub> : Effects of Doping and Crystallinity
- Date Crossref
- 07/11/2025
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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The University of Texas at Austin pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National Yang Ming Chiao Tung University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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ITRI International pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Integrated Optoelectronics (Norway) pays non établi dans la noticeEntreprise
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Microelectronics Research Center Chandra Family Department of Electrical and Computer Engineering pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Institute of Electronics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Institute of Pioneer Semiconductor Innovation pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Department of Photonics pays non établi dans la noticeInstitution
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Hon Hai Research Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Semiconductor Research Center pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Electronic and Optoelectronic System Research Lab pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Industrial Technology Research Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
The University of Texas at Austin, National Yang Ming Chiao Tung University et ITRI International, avec 9 autres affiliations.
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