High-quality β-(AlxGa1−x)2O3 (x = 0–0.37) films were epitaxially grown on β-Ga2O3 (100) substrates by oxygen-radical-assisted pulsed-laser deposition with repeating alternate ablation of single crystals of β-Ga2O3 and α-Al2O3. The bandgap was tuned from 4.55 ± 0.01 eV (x = 0) to 5.20 ± 0.02 eV (x = 0.37), where bowing behavior was observed. The band alignment at the β-(AlxGa1−x)2O3/β-Ga2O3 interfaces was found to be type-I with conduction- and valence-band offsets of 0.52 ± 0.08 eV (0.37 ± 0.08 eV) and 0.13 ± 0.07 eV (0.02 ± 0.07 eV) for x = 0.37 (0.27), respectively. The large conduction-band offsets are ascribed to the dominant contribution of the cation-site substitution to the conduction band.

1.
R.
Roy
,
V. G.
Hill
, and
E. F.
Osborn
,
J. Am. Chem. Soc.
74
,
719
(
1952
).
2.
T.
Onuma
,
S.
Saito
,
K.
Sasaki
,
T.
Masui
,
T.
Yamaguchi
,
T.
Honda
, and
M.
Higashiwaki
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
54
,
112601
(
2015
).
3.
M.
Hattori
,
T.
Oshima
,
R.
Wakabayashi
,
K.
Yoshimatsu
,
K.
Sasaki
,
T.
Masui
,
A.
Kuramata
,
S.
Yamakoshi
,
K.
Horiba
,
H.
Kumigashira
, and
A.
Ohtomo
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
55
,
1202B6
(
2016
).
4.
M.
Higashiwaki
,
K.
Sasaki
,
A.
Kuramata
,
T.
Masui
, and
S.
Yamakoshi
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
013504
(
2012
).
5.
E. G.
Víllora
,
K.
Shimamura
,
Y.
Yoshikawa
,
T.
Ujiie
, and
K.
Aoki
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
202120
(
2008
).
6.
K.
Sasaki
,
A.
Kuramata
,
T.
Masui
,
E. G.
Víllora
,
K.
Shimamura
, and
S.
Yamakoshi
,
Appl. Phys. Express
5
,
035502
(
2012
).
7.
A.
Kuramata
,
K.
Koshi
,
S.
Watanabe
,
Y.
Yamaoka
,
T.
Masui
, and
S.
Yamakoshi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
55
,
1202A2
(
2016
).
8.
R.
Wakabayashi
,
K.
Yoshimatsu
,
M.
Hattori
, and
A.
Ohtomo
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
162101
(
2017
).
9.
E.
Ahmadi
,
O. S.
Koksaldi
,
X.
Zheng
,
T.
Mates
,
Y.
Oshima
,
U. K.
Mishra
, and
J. S.
Speck
,
Appl. Phys. Express
10
,
071101
(
2017
).
10.
M.
Higashiwaki
,
K.
Sasaki
,
T.
Kamimura
,
M. H.
Wong
,
D.
Krishnamurthy
,
A.
Kuramata
,
T.
Masui
, and
S.
Yamakoshi
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
123511
(
2013
).
11.
E. G.
Villora
,
K.
Shimamura
,
Y.
Yoshikawa
,
K.
Aoki
, and
N.
Ichinose
,
J. Cryst. Growth
270
,
420
(
2004
).
12.
Z.
Galazka
,
K.
Irmscher
,
R.
Uecker
,
R.
Bertram
,
M.
Pietsch
,
A.
Kwasniewski
,
M.
Naumann
,
T.
Schulz
,
R.
Schewski
,
D.
Klimm
, and
M.
Bickermann
,
J. Cryst. Growth
404
,
184
(
2014
).
13.
K.
Hoshikawa
,
E.
Ohba
,
T.
Kobayashi
,
J.
Yanagisawa
,
C.
Miyagawa
, and
Y.
Nakamura
,
J. Cryst. Growth
447
,
36
(
2016
).
14.
M.
Higashiwaki
,
A.
Kuramata
,
H.
Murakami
, and
Y.
Kumagai
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
50
,
333002
(
2017
).
15.
M.
Higashiwaki
,
K.
Konishi
,
K.
Sasaki
,
K.
Goto
,
K.
Nomura
,
Q. T.
Thieu
,
R.
Togashi
,
H.
Murakami
,
Y.
Kumagai
,
B.
Monemar
,
A.
Koukitu
,
A.
Kuramata
, and
S.
Yamakoshi
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
133503
(
2016
).
16.
A. J.
Green
,
K. D.
Chabak
,
E. R.
Heller
,
R. C.
Fitch
,
M.
Baldini
,
A.
Fiedler
,
K.
Irmscher
,
G.
Wagner
,
Z.
Galazka
,
S. E.
Tetlak
,
A.
Crespo
,
K.
Leedy
, and
G. H.
Jessen
,
IEEE Electron Device Lett.
37
,
902
(
2016
).
17.
M.
Higashiwaki
,
H.
Murakami
,
Y.
Kumagai
, and
A.
Kuramata
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
55
,
1202A1
(
2016
).
18.
B. W.
Krueger
,
C. S.
Dandeneau
,
E. M.
Nelson
,
S. T.
Dunham
,
F. S.
Ohuchi
, and
M. A.
Olmstead
,
J. Am. Ceram. Soc.
99
,
2467
(
2016
).
19.
T.
Oshima
,
Y.
Kato
,
N.
Kawano
,
A.
Kuramata
,
S.
Yamakoshi
,
S.
Fujita
,
T.
Oishi
, and
M.
Kasu
,
Appl. Phys. Express
10
,
035701
(
2017
).
20.
S.
Krishnamoorthy
,
Z.
Xia
,
C.
Joishi
,
Y.
Zhang
,
J.
Mcglone
,
J.
Johnson
,
M.
Brenner
,
A. R.
Arehart
,
J.
Hwang
,
S.
Lodha
, and
S.
Rajan
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
23502
(
2017
).
21.
K.
Konishi
,
T.
Kamimura
,
M. H.
Wong
,
K.
Sasaki
,
A.
Kuramata
,
S.
Yamakoshi
, and
M.
Higashiwaki
,
Phys. Status Solidi
253
,
623
(
2016
).
22.
E. A.
Kraut
,
R. W.
Grant
,
J. R.
Waldrop
, and
S. P.
Kowalczyk
,
Phys. Rev. Lett.
44
,
1620
(
1980
).
23.
R.
Wakabayashi
,
T.
Oshima
,
M.
Hattori
,
K.
Sasaki
,
T.
Masui
,
A.
Kuramata
,
S.
Yamakoshi
,
K.
Yoshimatsu
, and
A.
Ohtomo
,
J. Cryst. Growth
424
,
77
(
2015
).
24.
T.
Fukumura
,
M.
Ohtani
,
M.
Kawasaki
,
Y.
Okimoto
,
T.
Kageyama
,
T.
Koida
,
T.
Hasegawa
, and
Y.
Tokura
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
3426
(
2000
).
25.
H.
Mashiko
,
T.
Oshima
, and
A.
Ohtomo
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
51
,
11PG11
(
2012
).
26.
W. K. A.
Kumuduni
,
Y.
Nakata
,
Y.
Sasaki
,
T.
Okada
,
M.
Maeda
,
T.
Kisu
,
M.
Takeo
, and
K.
Enpuku
,
J. Appl. Phys.
77
,
5961
(
1995
).
27.
J.
Batey
and
S. L.
Wright
,
J. Appl. Phys.
59
,
200
(
1986
).
28.
P.
Reddy
,
I.
Bryan
,
Z.
Bryan
,
J.
Tweedie
,
S.
Washiyama
,
R.
Kirste
,
S.
Mita
,
R.
Collazo
, and
Z.
Sitar
,
Appl. Phys. Lett.
107
,
91603
(
2015
).
29.
K.
Yamaguchi
,
Solid State Commun.
131
,
739
(
2004
).
30.
T.
Uchida
,
R.
Jinno
,
S.
Takemoto
,
K.
Kaneko
, and
S.
Fujita
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
57
,
40314
(
2018
).
31.
M.
Kuroda
,
H.
Ishida
,
T.
Ueda
, and
T.
Tanaka
,
J. Appl. Phys.
102
,
93703
(
2007
).
32.
T.
Mimura
,
S.
Hiyamizu
,
T.
Fujii
, and
K.
Nanbu
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
19
,
L225
(
1980
).
33.
M. O.
Watanabe
,
J.
Yoshida
,
M.
Mashita
,
T.
Nakanisi
, and
A.
Hojo
,
J. Appl. Phys.
57
,
5340
(
1985
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.