高偏向 ε-Ga₂O₃的低温合成,用于太阳盲探测器应用的膜

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体物理 半导体物理

背景情况:

• 埃普西隆氧化物 (ε-Ga2O3) 是氧化物的一种转移稳定的多态形态,具有用于高功率电子产品和太阳盲光探测器的潜力.
• 使用低能量的方法合成纯相ε-Ga2O3是具有挑战性的,因为它的转移性质.

研究的目的:

• 在低温下制造纯相,高度定向的e-Ga2O3薄膜.
• 为了研究后的ε-Ga2O3膜的相稳定性和晶体质量.
• 开发和评估基于e-Ga2O3的太阳盲光探测器.

主要方法:

• 低温 (400°C) 热原子层沉积 (ALD) 使用三甲基 (TMG) 和臭氧 (O3).
• 用X射线衍射 (XRD) 来进行相位识别和方向分析.
• 在不同温度下 (高达900°C) 进行回后处理.
• 制造金属半导体金属 (MSM) 太阳盲光探测器.

主要成果:

• 在c平面蓝宝石基板上成功制造出纯相,高度定向的e-Ga2O3薄膜.
• 化后的ε-Ga2O3相保持稳定至800°C,在这个温度下结晶性增强.
• 阶段转化为β-Ga2O3发生在900°C.
• 制造的MSM光探测器表现出极好的性能:低暗电流 (<1 pA),高光暗电流比率 (>10 ^ 6) 和高响应率 (>1 A/W).
• 在不同的照明强度下,光电子特性保持稳定.

结论:

• 低温ALD是一种有效的合成高质量的纯相 ε-Ga2O3 薄膜的方法.
• 在800°C的后化优化了e-Ga2O3的晶体质量,没有相位降解.
• ε-Ga2O3是开发高性能太阳盲光探测器的一个有前途的材料.