研究目的
本研究的核心目标是制备用于高温环境的外延LGS薄膜，特别是作为谐振器件中的整体电极，通过解决高温沉积过程中镓缺失的难题来实现这一目标。
研究成果
该研究成功利用优化的脉冲激光沉积参数，在LGS和硅衬底上实现了化学计量比LGS薄膜的沉积，并在LGS衬底上获得了同质外延生长。硅衬底上的异质外延薄膜虽呈多晶态，但经退火处理后性能改善。掺杂LGS薄膜导电性增强，适用于高温环境中的整体式电极。未来工作应聚焦于优化二氧化硅衬底上的薄膜制备，并进一步提升导电性以实现实际器件集成。
研究不足
未经过退火处理的预氧化硅（SiO2表面）上沉积的薄膜未显示出可检测的晶体相，即使经过退火处理，在高温下（对于缺镓薄膜>1100°C，对于化学计量比薄膜>1300°C）也可能剥落。沉积过程受到高氧压（>10 Pa）下加热器操作限制的制约，且在硅上的异质外延生长会导致具有镓梯度和Ga2O3相形成的多晶薄膜。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用脉冲激光沉积（PLD）技术在多种衬底（LGS单晶、硅、二氧化硅）上实现LGS薄膜的同质与异质外延生长。针对镓亏损问题，采用高镓含量非化学计量靶材并提高沉积过程中的氧分压，部分衬底通过退火处理改善结晶性。
2：样品选择与数据来源：
衬底包括LGS单晶（中国西卡思）、硅晶圆（德国CrysTec）及预氧化硅晶圆（二氧化硅表面）。靶材由LGS单晶或烧结氧化物粉末（氧化镧、氧化镓、二氧化硅、氧化锶）制备，纯度均为99.99%。
3：99%。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：配备KrF准分子激光器（COMPex 205，Lambda Physik）的PLD系统、超高真空腔室、氧化铝样品台、氮化硼包覆石墨加热元件、电化学氧泵、X射线衍射仪（D5005，西门子）、SNMS工作站（Hiden Analytical）、阻抗分析仪（SI 1260，Solartron）。材料包含氧化物粉末（Alfa Aesar）、衬底及不同化学计量比靶材。
4：实验流程与操作规范：
靶材通过混合氧化物粉末、130MN压力压制及1350°C煅烧制备。PLD沉积温度最高700°C，激光脉冲能量200mJ、频率15Hz、靶衬距4cm、氧分压最高6Pa，沉积时衬底以2转/秒旋转。异质外延生长的二氧化硅衬底薄膜在800°C空气环境中退火。
5：数据分析方法：
采用Cu-Kα阴极的Bragg-Brentano几何构型XRD分析结构特性，SNMS测定化学计量比与元素分布，通过阻抗谱中RC半圆低频截距确定电导率。
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获取完整内容-
SNMS workstation
Hiden Analytical
Used to analyze stoichiometry and element distribution in the films via secondary neutral mass spectrometry.
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XRD system
D5005
Siemens
Used to analyze the structural properties and crystallinity of the deposited films.
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KrF excimer laser
COMPex 205
Lambda Physik
Used for pulsed laser deposition to ablate targets and deposit thin films.
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Impedance analyzer
SI 1260
Solartron
Used to determine the electrical conductivity of the films from impedance spectra.
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Hydraulic press
Used to compress oxide powder mixtures for target preparation.
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Electrochemical oxygen pump
Used to introduce and control oxygen partial pressure in the deposition chamber.
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Substrate holder
Holds substrates during deposition, made of Al2O3.
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Graphite heating element
Heats substrates during deposition, covered with boron nitride.
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