红外测温仪在此特定 MOCVD 配置中的主要功能是提供对石墨容器表面的非接触式、实时温度监测。这种连续的数据流作为闭环控制的输入，确保了成功外延生长所需的严格热稳定性。
核心要点 氧化镓（$\beta$-Ga$_2$O$_3$）的晶体质量、表面形貌和掺杂效率对热波动极为敏感。红外测温仪是关键的稳定工具，提供了维持优化生长动力学和实验可重复性所需精确热环境的反馈回路。
温度控制的机制
瞄准石墨容器
在热壁 MOCVD 系统中，红外测温仪将测量聚焦于石墨容器的表面。这提供了生长区域周围热环境的直接读数。
非接触式实时监测
测温仪采用非接触式技术，可以进行精确测量，而不会引入可能污染反应室的物理探针。
该系统提供实时反馈，使加热元件能够即时响应任何热漂移。这种响应能力对于维持“热壁”环境的完整性至关重要。
为什么精度对 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 至关重要
对晶体质量的影响
氧化镓的生长受复杂动力学控制。晶体质量和表面形貌直接与工艺温度的稳定性相关。
如果没有测温仪提供的精确反馈，微小的温度偏差可能导致结构缺陷或粗糙的薄膜表面。
控制掺杂效率
除了结构完整性之外，掺杂效率——引入杂质以改变电学性质——高度依赖于温度。
测温仪确保系统保持在一致的掺杂剂掺入所需的狭窄热窗口内。
热壁环境的作用
促进前驱体裂解
测温仪有助于在整个基座上保持高度均匀的温度分布。这种均匀性对于在前驱体分子到达衬底之前有效地热裂解它们是必需的。
抑制加合物形成
通过维持稳定的热壁环境，系统有效地抑制了气相加合物的形成。
减少不必要的化学副反应可最大限度地减少材料损失，并显著提高所得 $\beta$-Ga$_2$O$_3$ 薄膜的均匀性。
理解测量权衡
间接衬底测量
需要注意的是，测温仪测量的是容器表面，而不是衬底本身。
虽然这与生长温度高度相关，但操作员必须考虑容器壁和晶圆表面之间的任何热梯度。
发射率校准
红外测温仪的准确性在很大程度上取决于石墨材料的正确发射率设置。
如果石墨容器的表面特性随时间变化（由于涂层或降解），测温仪的读数可能会漂移，需要重新校准以确保数据完整性。
为您的工艺做出正确选择
## 如何将其应用于您的项目
- 如果您的主要重点是实验可重复性：测温仪的精确校准是不可协商的，因为它确保闭环控制系统能够一次又一次地复制精确的条件。
- 如果您的主要重点是薄膜均匀性：使用测温仪的反馈来验证热壁环境是否足够稳定，以抑制加合物形成并确保前驱体均匀裂解。
掌握红外测温仪的使用是实现从理论 MOCVD 配方到可靠、高质量生产工艺的关键。
总结表：
| 特征 | 在 β-Ga2O3 MOCVD 中的功能 | 对材料质量的影响 |
|---|---|---|
| 非接触式监测 | 石墨容器的实时表面测量 | 防止腔室污染；保持纯度 |
| 闭环反馈 | 加热元件的即时调整 | 确保热稳定性与实验可重复性 |
| 均匀热控制 | 促进有效的前驱体裂解 | 改善薄膜表面形貌和晶体质量 |
| 掺杂精度 | 维持狭窄的热窗口 | 确保一致且高效的掺杂剂掺入 |
| 加合物抑制 | 稳定热壁环境 | 减少气相副反应，提高薄膜均匀性 |
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参考文献
- D. Gogova, Vanya Darakchieva. High crystalline quality homoepitaxial Si-doped <i>β</i>-Ga2O3(010) layers with reduced structural anisotropy grown by hot-wall MOCVD. DOI: 10.1116/6.0003424
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
