【器件论文】β-Ga₂O₃ 日盲光电探测器中 1 MeV 中子辐照诱发的镓空位位移损伤

        近期，由浙江理工大学的研究团队在学术期刊 The European Physical Journal Special Topics 发布了一篇名为 Gallium vacancy displacement damage induced by 1 MeV neutron irradiation in β-Ga₂O₃ solar-blind photodetector（β-Ga₂O₃ 日盲光电探测器中 1 MeV 中子辐照诱发的镓空位位移损伤）的文章。

摘要

        由于其超宽带隙、高密度和高原子置换阈能，β-Ga₂O₃ 表现出优异的辐射硬度，并在航空航天工业中具有巨大潜力。在这项研究中，我们探讨了中子辐照损伤对两种不同结构的 β-Ga₂O₃ 光电探测器（肖特基型和金属-半导体-金属 (MSM) 欧姆型）的影响。中子辐照后，光电探测器的暗电流、光电流和光响应度显着降低，光响应速度减慢。这些效应可归因于位移损伤，主要是由中子辐照引起的镓空位导致的，这降低了载流子迁移率并通过补偿机制降低了载流子浓度。在 5 V 偏压下，并受到 1000 μW/cm² 的 254 nm 光照射，肖特基型 β-Ga₂O₃ 光电探测器的光响应度从 589.73 A/W 降低到 573.03 A/W，中子辐照后的衰减率最小，为 2.83 %。X 射线光电子能谱 (XPS) 和光致发光 (PL) 分析均证实，中子辐照导致 β-Ga₂O₃ 中共价键断裂，并由于位移损伤导致镓空位缺陷增加。此外，霍尔效应测量表明，中子辐照对 β-Ga₂O₃ 材料系统中的载流子迁移率的影响大于对载流子浓度的影响。这项工作不仅为中子辐照对 β-Ga₂O₃ 基日盲光电探测器的光电性能和材料物理性质的影响提供了重要见解，而且还强调了肖特基型光电探测器在正偏压下对中子辐照表现出最佳的抵抗力。

原文链接：

https://doi.org/10.1140/epjs/s11734-024-01387-w