We have investigated the solid-phase epitaxial crystallization of β-Ga2O3 thin films on NiO (111) (3 nm thick)-buffered α-Al2O3 (0001) substrates prepared by pulsed KrF excimer laser irradiation onto amorphous Ga2O3 thin films from the backside of the substrate at room temperature. The results of x-ray diffraction, reflection high-energy electron diffraction, and transmission electron microscopy indicated that the solid-phase crystallization of the amorphous Ga2O3 thin film to epitaxial β-Ga2O3 film started from the film/substrate interface toward the film surface with an average growth rate of about 0.1 nm thickness per one pulse irradiation. The optical bandgap of the epitaxial β-Ga2O3 thin films (∼80 nm thick) was estimated to be 4.9 eV from the UV/Vis transmittance measurement.

1.
S.
Yoshioka
,
H.
Hayashi
,
A.
Kuwabara
,
F.
Oba
,
K.
Matsunaga
, and
I.
Tanaka
,
J. Phys.: Condens. Matter
19
,
346211
(
2007
).
2.
E. G.
Víllora
,
K.
Shimamura
,
Y.
Yoshikawa
,
T.
Ujiie
, and
K.
Aoki
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
202120
(
2008
).
3.
T.
Oshima
,
T.
Okuno
, and
S.
Fujita
,
Jpn. J. Appl. Phys.
46
,
7217
(
2007
).
4.
M.
Higashiwaki
,
K.
Sasaki
,
A.
Kuramata
,
T.
Masui
, and
S.
Yamakoshi
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
013504
(
2012
).
5.
M.
Orita
,
H.
Ohta
,
M.
Hirano
, and
H.
Hosono
,
Appl. Phys. Lett.
77
,
4166
(
2000
).
6.
S.
Rafique
,
L.
Han
,
M. J.
Tadjer
,
J. A.
Freitas
,
N. A.
Mahadik
, and
H.
Zhao
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
182105
(
2016
).
7.
M.
Ogita
,
N.
Saika
,
Y.
Nakanishi
, and
Y.
Hatanaka
,
Appl. Surf. Sci.
142
,
188
(
1999
).
8.
S.
Nakagomi
and
Y.
Kokubun
,
J. Cryst. Growth
349
,
12
(
2012
).
9.
Y.
Tomm
,
P.
Reiche
,
D.
Klimm
, and
T.
Fukuda
,
J. Cryst. Growth
220
,
510
(
2000
).
10.
M.
Yoshimoto
,
R.
Yamauchi
,
D.
Shiojiri
,
G.
Tan
,
S.
Kaneko
, and
A.
Matsuda
,
J. Ceram. Soc. Jpn.
121
,
1
(
2013
).
11.
J.
Yeo
 et al,
J. Power Sources
246
,
562
(
2014
).
12.
B.
Wessling
,
Synth. Met.
45
,
119
(
1991
).
13.
T.
Sameshima
,
S.
Usui
, and
M.
Sekiya
,
IEEE Electron Device Lett.
5
,
276
(
1986
).
14.
T.
Sameshima
and
S.
Usui
,
Appl. Phys. Lett.
59
,
2724
(
1991
).
15.
D. K.
Fork
,
G. B.
Anderson
,
J. B.
Boyce
,
R. I.
Johnson
, and
P.
Mei
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
2138
(
1996
).
16.
T.
Nakajima
,
T.
Tsuchiya
,
M.
Ichihara
,
H.
Nagai
, and
T.
Kumagai
,
Chem. Mater.
20
,
7344
(
2008
).
17.
M.
Yoshimoto
,
K.
Shimozono
,
T.
Maeda
,
T.
Ohnishi
,
M.
Kumagai
,
T.
Chikyow
,
O.
Ishiyama
,
M.
Shinohara
, and
H.
Koinuma
,
Jpn. J. Appl. Phys.
34
,
L688
(
1995
).
18.
W.
Hara
,
J.
Liu
,
A.
Sasaki
,
S.
Otaka
,
N.
Tateda
,
K.
Saito
, and
M.
Yoshimoto
,
Thin Solid Films
516
,
2889
(
2008
).
19.
M.
Yoshimoto
,
Y.
Sugimoto
,
K.
Koyama
,
Y.
Akita
, and
M.
Hosaka
,
Jpn. J. Appl. Phys.
48
,
088003
(
2009
).
20.
O.
Sakata
,
M. S.
Yi
,
A.
Matsuda
,
J.
Liu
,
S.
Sato
,
S.
Akiba
,
A.
Sasaki
, and
M.
Yoshimoto
,
Appl. Surf. Sci.
221
,
450
(
2004
).
21.
A.
Sasaki
,
W.
Hara
,
A.
Matsuda
,
N.
Tateda
,
S.
Otaka
,
S.
Akiba
,
K.
Saito
,
T.
Yodo
, and
M.
Yoshimoto
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
231911
(
2005
).
22.
D.
Shiojiri
,
R.
Yamauchi
,
D.
Fukuda
,
N.
Tsuchimine
,
S.
Kaneko
,
A.
Matsuda
, and
M.
Yoshimoto
,
J. Cryst. Growth
424
,
38
(
2015
).
23.
D.
Shiojiri
,
D.
Fukuda
,
R.
Yamauchi
,
N.
Tsuchimine
,
K.
Koyama
,
S.
Kaneko
,
A.
Matsuda
, and
M.
Yoshimoto
,
Appl. Phys. Express
9
,
105502
(
2016
).
24.
M.
Yoshimoto
,
T.
Maeda
,
T.
Ohnishi
,
H.
Koinuma
,
O.
Ishiyama
,
M.
Shinohara
,
M.
Kubo
,
R.
Miura
, and
A.
Miyamoto
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
2615
(
1995
).
25.
R.
Newman
and
R. M.
Chrenko
,
Phys. Rev.
114
,
1507
(
1959
).
26.
K. Y.
Gao
,
T.
Scyllcr
,
L.
Ley
,
F.
Ciobanu
,
G.
Pensl
,
A.
Tadich
,
J. D.
Rlley
, and
R. G. C.
Lcckcy
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
1830
(
2003
).
27.
S.
Nakagomi
and
Y.
Kokubun
,
Phys. Status Solidi A
210
,
1738
(
2013
).
28.
W.
Mi
,
J.
Ma
,
C.
Luan
,
Y.
Lv
,
H.
Xiao
, and
Z.
Li
,
Mater. Lett.
87
,
109
(
2012
).
29.
T.
Nakajima
,
K.
Shinoda
, and
T.
Tsuchiya
,
Chem. Soc. Rev.
43
,
1999
(
2014
).
30.
K.
Daoudi
,
T.
Tsuchiya
, and
T.
Kumagai
,
Appl. Phys. A
88
,
639
(
2007
).
31.
K.
Daoudi
,
T.
Tsuchiya
,
S.
Mizuta
,
I.
Yamaguchi
,
T.
Manabe
, and
T.
Kumagai
,
Jpn. J. Appl. Phys.
44
,
5129
(
2005
).
You do not currently have access to this content.