【器件论文】基于 n-Si/n-Ga₂O₃/p-Li:NiO 双结的自供电日盲紫外线光电探测器的光响应性能改进

        近期，由河南科技大学的研究团队在学术期刊 Applied Physics Letters 发布了一篇名为 Improved photoresponse performance of self-powered solar-blind UV photodetectors based on n-Si/n-Ga₂O₃/p-Li:NiO dual-junction（基于 n-Si/n-Ga₂O₃/p-Li:NiO 双结的自供电日盲紫外线光电探测器的光响应性能改进 ）的文章。

摘要

        基于宽带隙半导体氧化镓 (Ga₂O₃) 的日盲光电探测器 (SBPD) 在军事、民用和医疗领域具有巨大的应用潜力。尽管已经提出了多种基于 Ga₂O₃ 的 SBPD 结构设计，但其性能通常低于商业标准。然而，大多数自供电 PD 的光响应速度在日盲区域迅速下降。为了解决这个问题，我们首先使用 RF 磁控溅射制备了高质量的单晶 β-Ga₂O₃ 薄膜，其在 400-800 nm 范围内的平均透射率超过 85%，并具有相对平滑的表面。随后，制造了具有优异性能的自供电 SBPD，其结构为 n-Si/n-Ga₂O₃/p-Li:NiO 双结，在 254 nm 照射下，其响应度为 0.18 mA/W，光暗电流比为 395，上升/衰减时间为 132/148 ms，比探测度为 1.57 × 10⁹ Jones，且无偏置。该器件的光电流在经历环境温度变化[从室温 (RT) 到 100 °C，然后再回到 RT]后完全恢复到初始水平，表明其在恶劣环境中的稳定性强。此外，通过 XPS 详细研究了 p-Li:NiO 和 n-Ga₂O₃ 的价带结构，并基于费米能级对齐分析了器件的工作机制。PD 的优异性能可归因于增加的耗尽层宽度，从而产生更多的光生载流子。此外，双内置电场的叠加增强了光生载流子的分离和传输。我们的策略为实现高性能 Ga₂O₃ 基光伏 PD 提供了一种有前景的方法。

原文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0242229