基于 (010) 平面β-Ga₂O₃的高性能太阳盲光探测器,从非极性 (110) 平面GaN中热氧化

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光电学是指光电子产品.
• 半导体物理 半导体物理

背景情况:

• 氧化 (Ga₂O₃) 是深紫外线 (DUV) 光电器件的一个有前途的材料,因为它的宽带间隙.
• 在各种基质上实现β-Ga₂O₃的高质量的异质生长仍然是一个挑战.
• 太阳盲光探测器 (SBPD) 对于需要在紫外线频谱中检测而忽略可见光的应用至关重要.

研究的目的:

• 制造一个高性能金属半导体金属 (MSM) 太阳盲光探测器 (SBPD) 使用 (010) 平面β-Ga.
• 研究在非极性 (110) 平面 GaN 基板上培养的 β-Ga₂O₃ 的晶体质量和光电子特性.
• 为了证明 (010) 平面β-Ga₂O₃对于先进的紫外线检测应用的潜力.

主要方法:

• 在 (010) 平面β-Ga₂O₃上制造一个平面MSM型SBPD,该SBPD从非极性 (110) 平面GaN.中热氧化.
• 使用X射线摇摆曲线测量的晶体质量的表征.
• 电气和光响应测量以评估设备性能,包括暗电流,光电流,响应性和检测能力.

主要成果:

• 实现了 (010) 平面β-Ga₂O₃的高晶体质量,其窄X射线摇摆曲线FWHM为0.486°.
• 在254nm照明下获得了非常低的6.30 × 10-12 A在5V的暗电流和1.86 × 10-5 A的高光电流.
• 计算出了优秀的性能指标:光与暗电流比率 (2.95 × 10 ^{6),特定检测能力 (2.39 × 10 12 斯),响应能力 (3.72 A/W) 和外部量子效率 (1815%).}
• 证明了出色的重复性,稳定性和快速响应时间 (上升:0.238秒,衰落:0.062秒).

结论:

• 这项研究成功地展示了制造设备级 (010) 平面β-Ga₂O₃膜的有希望的方法.
• 结果突出了在 (110) 平面 GaN 基板上 (010) 平面 β-Ga₂O₃的表生长的新途径,使高性能紫外线光探测器成为可能.
• 这项工作为基于异质生长的Ga₂O₃的先进紫外线光电子设备铺平了道路.