【会员论文】西安电子科技大学郝跃院士领导的研究团队——具有悬浮结构的 Ga₂O₃ 日盲深紫外光电探测器，可实现高响应度和高速应用

        由西安电子科技大学的研究团队在学术期刊 Science Partner Journal 发布了一篇名为 Ga₂O₃ Solar-Blind Deep-Ultraviolet Photodetectors with a Suspended Structure for High Responsivity and High-Speed Applications（具有悬浮结构的 Ga₂O₃ 日盲深紫外光电探测器，可实现高响应度和高速应用）的文章。

摘要

        宽带隙半导体材料 Ga₂O₃ 在日盲深紫外 (DUV) 光电探测应用中表现出巨大潜力，包括非视距安全光通信、火灾警报、高压电力监测和海上雾散导航。然而，Ga₂O₃ 光电探测器传统上面临同时实现高响应度和快速响应时间的挑战，限制了其实际应用。在此，首次构建了具有悬浮结构的 Ga₂O₃ 日盲 DUV 光电探测器。该光电探测器在 250 nm 照射下表现出 1.51 × 10¹⁰ A/W 的高响应度、6.01 × 10¹⁷ Jones 的灵敏探测度、7.53 × 10¹² % 的大外部量子效率和 180 ms 的快速上升时间。值得注意的是，该光电探测器在 0.01 μW/cm² 的超弱功率强度激发下同时实现了高响应度和快速响应时间。这一重要改进归功于悬浮结构减少了界面缺陷、改善了载流子传输、提高了载流子分离和增强了光吸收。这项工作为设计和优化高性能 Ga₂O₃ 日盲光电探测器提供了宝贵的见解。

图 1. Ga₂O₃ 器件形态和高度的表征。(A) 具有悬浮结构的 Ga₂O₃ 光电探测器示意图。(B) 蚀刻沟槽的深度。插图：沟槽的表面形态图像。(C) Ga₂O₃ 沟道的厚度。插图：制作好的 Ga₂O₃ 光电探测器的光学显微镜图像。(D) 具有悬浮结构的 Ga₂O₃ 器件的扫描电镜图像。

图 2. Ga₂O₃ 材料的材料特性。(A) Ga₂O₃ 材料的二维-GIXRD 图谱。(B) Ga₂O₃ 材料的一维-GIXRD 集成光谱。(C) Ga₂O₃ 材料的拉曼光谱。(D) Ga₂O₃ 材料的 PL 光谱。(E) Ga₂O₃ 材料的 HR-TEM 图像。插图：Ga₂O₃ 材料的 SAED 图样。(F) Ga₂O₃ 材料的透射光谱。插图显示了 (αhν)² 与 hν 的关系曲线，用于提取 Ga₂O₃ 的带隙。

DOI：

doi.org/10.34133/research.0546